Forgógépek radiális rezgésének megértése
Definíció: Mi a radiális rezgés?
Radiális rezgés a forgó tengely forgástengelyére merőleges mozgása, amely a középpontból kifelé terjed, mint egy kör sugara. A “radiális” kifejezés a tengely középvonalából kiinduló bármely irányra utal, beleértve mind a vízszintes (oldalról oldalra), mind a függőleges (fel-le) mozgást. A radiális rezgés a következővel azonos: oldalirányú rezgés vagy transzverzális rezgés, és a leggyakrabban mért és monitorozott formát képviseli rezgés forgó gépekben.
A gyakorlati alkalmazásokban a radiális rezgést jellemzően két merőleges irányban – vízszintesen és függőlegesen – mérik minden csapágyhelyen, hogy teljes képet kapjanak a tengely tengelyére merőleges mozgásáról.
Mérési irányok
Vízszintes radiális rezgés
A vízszintes rezgést oldalirányban mérik:
- Merőleges az akna tengelyére és párhuzamos a talajjal/padlóval
- Gyakran a legkönnyebben elérhető mérési hely
- Jellemzően a gravitáció, az alapozási merevség aszimmetriája és a vízszintes kényszerítő függvények hatásait mutatja
- Standard mérési irány a legtöbb rezgésfigyelő programhoz
Függőleges radiális rezgés
A függőleges rezgést fel-le irányban mérik:
- Merőleges az akna tengelyére és merőleges a talajra/padlóra
- A gravitáció és a rotor súlya befolyásolja
- Gyakran nagyobb az amplitúdó, mint a vízszintes, a rotor súlya miatt, ami aszimmetrikus merevséget eredményez
- Kritikus a függőlegesen elhelyezett gépek (függőleges szivattyúk, motorok) problémáinak észleléséhez
Teljes radiális rezgés
A teljes radiális rezgés a vízszintes és függőleges komponensek vektorösszegeként számítható ki:
- Radiális Összeg = √(Vízszintes² + Függőleges²)
- A tényleges mozgás nagyságát mutatja, iránytól függetlenül
- Hasznos egyetlen számjegyű súlyossági értékelésekhez
A radiális rezgés elsődleges okai
A radiális rezgést a tengely tengelyére merőlegesen ható erők keltik:
1. Egyensúlyhiány (domináns ok)
Kiegyensúlyozatlanság a forgó gépek radiális rezgésének leggyakoribb forrása:
- Centrifugális erőt hoz létre, amely tengelysebességgel (1X) forog
- Az erő nagysága arányos a kiegyensúlyozatlanság tömegével, sugárával és sebességének négyzetével
- Kör alakú vagy ellipszis alakú tengelypálya
- Korrigálható a következőn keresztül: kiegyensúlyozás eljárások
2. Eltolódás
Tengely eltolódása az összekapcsolt gépek között radiális és axiális rezgés:
- Elsősorban kétszeres (fordulatonként kétszer) radiális rezgés
- 1X, 3X és magasabb felharmonikusokat is generál
- Nagy axiális rezgés kíséri a radiális rezgést
- Csapágyak közötti fázisviszony diagnosztikája a beállítási hibák típusának meghatározásához
3. Mechanikai hibák
Különböző mechanikai problémák okoznak jellegzetes radiális rezgési mintázatokat:
- Csapágyhibák: Nagyfrekvenciás ütések csapágyhiba-frekvenciákon
- Hajlított vagy ívelt tengely: 1X rezgés, hasonlóan az egyensúlyhiányhoz, de már lassú gurulásnál is jelen van
- Lazaság: Többszörös harmonikusok (1X, 2X, 3X) nemlineáris viselkedéssel
- Repedések: 1X és 2X rezgés, változásokkal indítás/leállítás közben
- Dörzsölések: Szubszinkron és szinkron komponensek
4. Aerodinamikai és hidraulikus erők
A szivattyúkban, ventilátorokban és kompresszorokban fellépő folyamaterők radiális erőhatást hoznak létre:
- Pengeáthaladási frekvencia (pengeszám × RPM)
- Hidraulikus kiegyensúlyozatlanság aszimmetrikus áramlás miatt
- Örvényleválás és áramlási turbulencia
- Recirkulációs és nem tervezett működés
5. Rezonanciafeltételek
Amikor a közelében működik kritikus sebességek, a radiális rezgés drámaian felerősödik:
- A természetes frekvencia egybeesik a kényszerítő frekvenciával
- Az amplitúdót csak a rendszer korlátozza csillapítás
- Katasztrofális rezgési szintek lehetősége
- Megfelelő távolságokat igényel a tervezés során
Mérési szabványok és paraméterek
Mértékegységek
A radiális rezgés három kapcsolódó paraméterrel fejezhető ki:
- Elmozdulás: A mozgás tényleges távolsága (mikrométer, µm, mils). Alacsony sebességű gépekhez és közelségmérő szondás mérésekhez használják.
- Sebesség: Az elmozdulás változásának sebessége (mm/s, in/s). Leggyakoribb az általános ipari gépeknél, az ISO szabványok alapja.
- Gyorsulás: Sebességváltozás mértéke (m/s², g). Nagyfrekvenciás mérésekhez és csapágyhibák észleléséhez használják.
Nemzetközi szabványok
Az ISO 20816 szabványsorozat a radiális rezgés súlyossági határértékeit határozza meg:
- ISO 20816-1: Általános irányelvek a gépek rezgésértékeléséhez
- ISO 20816-3: 15 kW-nál nagyobb teljesítményű ipari gépekre vonatkozó különleges kritériumok
- Súlyossági zónák: A (jó), B (elfogadható), C (nem megfelelő), D (elfogadhatatlan)
- Mérési hely: Általában csapágyházakon radiális irányban
Iparágspecifikus szabványok
- API 610: Centrifugális szivattyúk radiális rezgési határértékei
- API 617: Centrifugális kompresszorok rezgési kritériumai
- API 684: Rotordinamikai elemzési eljárások a radiális rezgés előrejelzéséhez
- NEMA MG-1: Elektromos motor rezgési határértékei
Monitoring és diagnosztikai technikák
Rutinszerű monitorozás
A standard rezgésfigyelő programok a radiális rezgést mérik:
- Útvonalalapú gyűjtés: Időszakos mérések fix időközönként (havonta, negyedévente)
- Összesített szint trendje: A teljes rezgési amplitúdó nyomon követése az idő múlásával
- Riasztási határértékek: ISO vagy berendezésspecifikus szabványok alapján beállítva
- Összehasonlítás: Aktuális vs. alapvonal, vízszintes vs. függőleges
Speciális elemzés
A részletes radiális rezgéselemzés diagnosztikai információkat nyújt:
- FFT-elemzés: Rezgési komponenseket mutató frekvenciaspektrum
- Időhullámforma: A rezgési jel időbeli változása, amely tranzienseket és modulációt mutat
- Fázisanalízis: Mérési pontok közötti időbeli kapcsolatok
- Pályaelemzés: Tengely középvonal mozgásmintái
- Burkológörbe-elemzés: Nagyfrekvenciás demoduláció csapágyhibák észleléséhez
Folyamatos monitorozás
A kritikus berendezések gyakran állandó radiális rezgésmonitorozással rendelkeznek:
- Közelségérzékelő szondák közvetlen tengelymozgás méréséhez
- Csapágyházakra rögzített gyorsulásmérők
- Valós idejű trendek és riasztások
- Automatikus védelmi rendszer integrációja
Vízszintes és függőleges különbségek
Tipikus amplitúdó összefüggések
Sok gépnél a függőleges radiális rezgés meghaladja a vízszintest:
- Gravitációs hatás: A rotor súlya statikus elhajlást hoz létre, ami befolyásolja a függőleges merevséget
- Aszimmetrikus merevség: Az alapozás és a tartószerkezetek gyakran vízszintesen merevebbek
- Tipikus arány: A függőleges rezgés 1,5-2× vízszintesen gyakori.
- Egyensúlyi súlyhatás: A rotor alján elhelyezett korrekciós súlyok (könnyű hozzáférés) elsősorban a függőleges rezgések csökkentésére szolgálnak.
Diagnosztikai különbségek
- Kiegyensúlyozatlanság: Az egyensúlyhiány helyétől függően az egyik irányban erősebben mutatkozhat
- Lazaság: Gyakran mutat nemlinearitást, ami függőleges irányban hangsúlyosabb
- Alapítványi problémák: A függőleges rezgés érzékenyebb az alapozás romlására
- Eltolódás: Vízszintes és függőleges helyzetben eltérően jelenhet meg az eltérés típusától függően
Kapcsolat a rotor dinamikájával
A radiális rezgés központi szerepet játszik rotordinamika elemzés:
Kritikus sebességek
- A radiális természetes frekvenciák határozzák meg kritikus sebességek
- Az első kritikus sebesség jellemzően az első radiális hajlítási módnak felel meg
- Campbell-diagramok radiális rezgési viselkedés előrejelzése a sebesség függvényében
- A kritikus sebességektől való elkülönítési ráhagyások megakadályozzák a túlzott radiális rezgést
Mód alakzatok
- Minden radiális rezgési módnak jellegzetes elhajlási alakja van
- Első mód: egyszerű ívhajlítás
- Második mód: S-görbe csomóponttal
- Magasabb módok: egyre összetettebb minták
Kiegyensúlyozási szempontok
- A kiegyensúlyozás célja a radiális rezgés csökkentése 1X frekvencián
- Befolyásolási együtthatók a korrekciós súlyok viszonyítása a radiális rezgésváltozásokhoz
- Optimális korrekciós sík helyek a radiális módus alakzatok alapján
Korrekciós és ellenőrzési módszerek
Kiegyensúlyozatlanság esetén
- Kiegyenlítés terepen hordozható analizátorok használata
- Egysíkú vagy kétsíkú kiegyensúlyozás eljárások
- Precíziós műhelykiegyensúlyozás kritikus alkatrészekhez
Mechanikai problémák esetén
- Precíziós igazítás a hibás beállítás korrigálásához
- Csapágycsere csapágyhibák esetén
- Laza alkatrészek meghúzása
- Alapozási javítások szerkezeti problémák esetén
- Tengelyegyenesítés vagy hajlított tengelyek cseréje
Rezonancia problémák esetén
- Sebességváltozások a kritikus sebességtartományok elkerülése érdekében
- Merevségi módosítások (tengelyátmérő, csapágy elhelyezkedésének változtatása)
- Csillapítási fejlesztések (nyomófilmes lengéscsillapítók, csapágyválasztás)
- Tömeges változások a természetes frekvenciák eltolásához
Fontosság a prediktív karbantartásban
A radiális rezgésmonitorozás a prediktív karbantartási programok sarokköve:
- Korai hibaészlelés: A radiális rezgés változásai hetekkel vagy hónapokkal megelőzik a meghibásodásokat
- Trendek: A fokozatos növekedés a kialakulóban lévő problémákra utal
- Hibadiagnózis: A frekvenciatartalom azonosítja a konkrét hibatípusokat
- Súlyossági értékelés: Az amplitúdó a probléma súlyosságát és sürgősségét jelzi
- Karbantartási ütemezés: Állapotalapú, nem pedig időalapú karbantartás
- Költségmegtakarítás: Megelőzi a katasztrofális meghibásodásokat és optimalizálja a karbantartási intervallumokat
A forgógépek elsődleges rezgésméréseként a radiális rezgés alapvető információkat nyújt a berendezések állapotáról, így nélkülözhetetlen az ipari forgóberendezések megbízható, biztonságos és hatékony működésének biztosításához.
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 