Forgógépek axiális rezgésének megértése
Definíció: Mi az axiális rezgés?
Axiális rezgés (más néven longitudinális rezgés vagy tolórezgés) egy test oda-vissza mozgása. rotor a forgástengelyével párhuzamos irányban. Ellentétben a -val/-vel oldalirányú rezgés Ami a tengelyre merőleges oldalirányú mozgás, az axiális rezgés a tengely hosszában történő be- és kifelé mozgását jelenti, hasonlóan egy dugattyú mozgásához.
Bár az axiális rezgés amplitúdója jellemzően alacsonyabb, mint az oldalirányú rezgésé, bizonyos típusú géphibák esetén nagyon fontos diagnosztikai eszköz, különösen a következők esetében: eltérés, axiális csapágyproblémák, valamint a szivattyúk és kompresszorok folyamattal kapcsolatos problémái.
Jellemzők és mérés
Irány és mozgás
A tengelyirányú rezgés a tengely középvonala mentén keletkezik:
- A mozgás párhuzamos a tengely forgástengelyével
- A rotor oda-vissza mozog, mint egy alternáló mozgás
- Általában csapágyházaknál vagy tengelyvégeknél mérik
- Az amplitúdó általában kisebb, mint a radiális rezgés, de diagnosztikailag nagyon jelentős
Mérési beállítás
Az axiális rezgés speciális érzékelő-szerelést igényel:
- Érzékelő tájolása: A tengelytengelyhez párhuzamosan szerelt gyorsulásmérő vagy sebességmérő jelátalakító
- Tipikus helyszínek: Csapágyház végzáró kupakokon, motorvégi harangokon vagy axiális csapágyházakon
- Közelségérzékelő szondák: Közvetlenül mérhető a tengelyirányú helyzet, ha a tengelyvég felületével szemben van felszerelve
- Fontosság: Gyakran figyelmen kívül hagyott, de kritikus fontosságú a teljes gépdiagnózis szempontjából
Az axiális rezgés elsődleges okai
1. Eltolódás (leggyakoribb ok)
Tengely eltolódása, különösen a szögeltérés, az axiális rezgés vezető oka:
- Tünet: Nagy 1X vagy 2X axiális rezgés üzemi sebességnél
- Mechanizmus: A kapcsolt tengelyek közötti szögeltérés oszcilláló axiális erőket hoz létre, amelyek a tengelykapcsolón keresztül kerülnek átvitelre
- Diagnosztikai indikátor: Az 50%-nál nagyobb radiális rezgési axiális rezgési amplitúdó erősen a tengelyirányú eltérésre utal
- Fáziskapcsolat: A hajtás és a nem hajtás végeken axiális rezgés jellemzően 180°-os fáziseltérésben van
2. Axiális csapágy hibák
Az axiális tengelypozíciót szabályozó axiális csapágyak problémái jellegzetes axiális rezgést okoznak:
- Axiális csapágy kopása vagy sérülése
- Elégtelen axiális csapágy előfeszítés
- Axiális csapágy meghibásodása, ami túlzott axiális játékot eredményez
- A tolócsapágyakra jellemző kenési problémák
3. Hidraulikus vagy aerodinamikai erők
A szivattyúkban, kompresszorokban és turbinákban fellépő folyamaterők axiális erőket hoznak létre:
- Szivattyú kavitáció: A gőzbuborék összeomlása axiális lökéserőket hoz létre
- Járókerék kiegyensúlyozatlansága: Az aszimmetrikus áramlás oszcilláló axiális tolóerőt hoz létre
- Axiális áramlási turbulencia: Axiális kompresszorokban és turbinákban
- Hullámzó: A kompresszor lökése heves axiális rezgést hoz létre
- Recirkuláció: A tervezetttől eltérő működés áramlási instabilitást okoz
4. Mechanikai lazaság
A túlzott hézagok axiális mozgást tesznek lehetővé:
- Kopott axiális csapágyfelületek
- Laza tengelykapcsoló alkatrészek
- Nem megfelelő axiális rögzítés a csapágytervezésben
- Kopott távtartók vagy alátétek
5. Csatlakozási problémák
A tengelykapcsoló kopása vagy helytelen beszerelése axiális rezgést generál:
- Kopott fogaskerék-csatlakozófogak, amelyek axiális szabad mozgást tesznek lehetővé
- Nem megfelelően felszerelt rugalmas csatlakozók
- Csatlakozó távtartó hosszának hibái
- Axiális erőkomponenseket létrehozó univerzális illesztési szögek
6. Hőkitörési problémák
A differenciális hőtágulás axiális erőket hozhat létre:
- Csővezetékek hőtágulása a berendezéseken való nyomás/húzás miatt
- Egyenetlen hőtágulás a csatlakoztatott gépek között
- Az alapozás süllyedése befolyásolja az axiális beállítást
Diagnosztikai jelentőség
Eltolódási diagnózis
Az axiális rezgés a kulcsfontosságú mutató a tengelyirányú eltérések diagnosztizálásában:
- Ökölszabály: Ha az axiális rezgés > 50% a radiális rezgésnél, akkor gyanítható a beállítási hiba.
- Frekvenciatartalom: Elsősorban 2X a párhuzamos eltolás eltolódása esetén; 1X és 2X a szögeltérés esetén
- Fázisanalízis: A szemközti végeken mért axiális mérések közötti 180°-os fáziskülönbség megerősíti az eltérést
- Megerősítés: Magas axiális rezgés, amely jelentősen csökken a precíziós beállítás után, megerősítve a diagnózist
Szivattyú és kompresszor diagnosztika
Folyadékokat kezelő forgó berendezésekhez:
- Kavitáció: Nagyfrekvenciás, véletlenszerű axiális rezgés szélessávú karakterisztikával
- Hidraulikus kiegyensúlyozatlanság: 1X axiális rezgés aszimmetrikus járókerék terhelésből
- Túlfeszültség: Nagy amplitúdójú, alacsony frekvenciájú axiális rezgés
- Pengeáthaladási frekvencia: A penge elhaladási frekvenciáján lévő axiális komponens áramlási problémákra utal
Csapágyállapot-felmérés
- Az axiális rezgés hirtelen növekedése a tolócsapágy kopására utalhat
- Az axiális rezgés axiális csapágyhiba-frekvenciákkal megerősíti a csapágyproblémát
- Közelségi mérőfejekkel mért túlzott axiális holtjáték csapágykopásra utal
Elfogadható szintek és szabványok
Általános irányelvek
Míg az olyan szabványok, mint az ISO 20816, elsősorban a radiális rezgéssel foglalkoznak, az axiális rezgési határértékeket jellemzően a következőképpen fejezik ki:
- Radiálishoz képest: Axiálisnak kell lennie < 50% radiális rezgés normál körülmények között
- Abszolút határok: Jellemzően a géposztály radiális rezgési határértékeinek 25-50% értéke
- Alapszintű összehasonlítás: 50-100% növekedés az alapparancs vizsgálatához képest
Berendezés-specifikus szabványok
- API 610 (Centrifugálszivattyúk): Meghatározza mind a radiális, mind az axiális rezgési határértékeket
- API 617 (Centrifugális kompresszorok): Tartalmazza az axiális rezgés elfogadási kritériumait
- Turbógépek: Gyakran folyamatosan figyelik axiális helyzet- és rezgésérzékelőkkel
Korrekciós és enyhítő módszerek
Eltolódás esetén
- Precíziós tengelybeállítás: Használjon lézeres igazítási eszközöket a szög- és párhuzamos eltolódások korrigálásához
- Lágy lábkorrekció: Beállítás előtt győződjön meg arról, hogy minden rögzítőláb laposan fekszik fel
- Hőnövekedés figyelembevétele: Figyelembe kell venni az üzemi hőmérséklet-tágulást az illesztés során
- Csőfeszültség-mentesítés: Szüntesse meg a csővezetékben lévő erőket, amelyek kibillentik a berendezéseket a megfelelő helyzetből
Axiális csapágyproblémák esetén
- Cserélje ki a kopott axiális csapágy alkatrészeket
- Ellenőrizze a megfelelő axiális csapágy előfeszítését és hézagát
- Biztosítsa a megfelelő kenést a tolócsapágy-felületeken
- Ellenőrizze a nyomócsapágy megfelelő beszerelését és alátétezését
Folyamattal kapcsolatos axiális erőkhöz
- Kavitáció megszüntetése: Növelje a bemeneti nyomást, csökkentse a folyadék hőmérsékletét, ellenőrizze a bemeneti dugulásokat
- Üzemeltetési pont optimalizálása: A szivattyúk és kompresszorok üzemeltetése a tervezési tartományon belül
- Hidraulikus erők kiegyensúlyozása: Használjon kiegyenlítő furatokat vagy hátsó lapátokat a járókerekeken
- Túlfeszültség-védelem: Hatékony túlfeszültség-védelem alkalmazása kompresszoroknál
Mechanikai problémák esetén
- Cserélje ki a kopott tengelykapcsolókat és tengelykapcsoló-alkatrészeket
- Laza mechanikus csatlakozások meghúzása
- Ellenőrizze a távtartó és az alátét méreteinek helyességét
- Győződjön meg a tengelykapcsoló megfelelő beszereléséről a gyártó előírásainak megfelelően
Mérési bevált gyakorlatok
Érzékelő telepítése
- Szilárd rögzítés: Amikor csak lehetséges, a tengelyirányú mérésekhez mágnesek helyett csapokat vagy ragasztót használjon
- Tájolás ellenőrzése: Győződjön meg arról, hogy az érzékelő valóban párhuzamos a tengelytengelyével (nem ferdén)
- Mindkét vége: Mérje meg az axiális rezgést mind a hajtás-, mind a nem hajtásoldalon a fázis-összehasonlításhoz
- Közelségérzékelő szondák: Kritikus berendezések esetén állandó axiális helyzetérzékelőket kell felszerelni
Adatgyűjtés
- Mindig a tengelyirányú adatokat is gyűjtsük a vízszintes és függőleges radiális mérések mellett.
- Rögzítse a fázisviszonyokat a különböző helyeken mért axiális mérések között
- Hasonlítsa össze az axiális és radiális amplitúdóarányokat
- Az axiális rezgés időbeli trendjének meghatározása a kialakulóban lévő problémák észlelése érdekében
Axiális és radiális rezgés összehasonlítása
Főbb különbségek
| Vonatkozás | Radiális (oldalirányú) rezgés | Axiális rezgés |
|---|---|---|
| Irány | Merőleges a tengely tengelyére | Tengelytengelyhez képest párhuzamosan |
| Tipikus amplitúdó | Magasabb | Alsóbb (általában < 50% radiális) |
| Elsődleges okok | Kiegyensúlyozatlanság, görbült tengely, csapágyhibák | Eltolódási hibák, axiális csapágyproblémák, folyamaterők |
| Diagnosztikai érték | Általános gépállapot | Kifejezetten a rossz illesztésre és a tolóerőre vonatkozó problémákra |
| Monitoring prioritás | Elsődleges fókusz | Másodlagos, de kritikus a diagnózis szempontjából |
Ipari alkalmazások
Az axiális rezgés monitorozása különösen fontos a következők esetében:
- Centrifugális szivattyúk: Hidraulikus erők és kavitáció detektálása
- Kompresszorok: Axiális csapágy felügyelete és túlfeszültség-érzékelés
- Turbinák: Axiális turbinalapát-erők és a tolócsapágy állapota
- Csatlakoztatott berendezések: Igazítási ellenőrzés és csatolási feltétel
- Folyamatberendezések: Áramlási állapot monitorozása
Míg az axiális rezgést gyakran elnyomja a hangsúlyosabb radiális rezgés, a tapasztalt rezgéselemzők felismerik annak kritikus diagnosztikai értékét. Számos olyan gépipari probléma, amely a radiális rezgés pusztán vizsgálatával esetleg nem észlelhető, az axiális rezgési minták alapján egyértelműen feltárható, így az axiális rezgési mintázat az átfogó gépállapot-felügyeleti programok alapvető elemévé válik.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 