Aksiālās vibrācijas izpratne rotējošās mašīnās
Definīcija: Kas ir aksiālā vibrācija?
Aksiālā vibrācija (saukta arī par garenisko vibrāciju vai vilces vibrāciju) ir objekta kustība uz priekšu un atpakaļ. rotors virzienā, kas ir paralēls tās rotācijas asij. Atšķirībā no sānu vibrācija kas ir kustība no vienas puses uz otru perpendikulāri vārpstai, aksiālā vibrācija attēlo vārpstas kustību uz iekšu un uz āru visā tās garumā, līdzīgi kā virzuļa kustība.
Lai gan aksiālās vibrācijas amplitūda parasti ir zemāka nekā sānu vibrācijām, tās ir ļoti diagnostiskas noteikta veida mašīnu defektu gadījumā, īpaši, neatbilstība, vilces gultņu problēmas un ar procesu saistītas problēmas sūkņos un kompresoros.
Raksturlielumi un mērīšana
Virziens un kustība
Aksiālā vibrācija rodas gar vārpstas centra līnijas asi:
- Kustība ir paralēla vārpstas rotācijas asij
- Rotors pārvietojas uz priekšu un atpakaļ kā virzuļkustība
- Parasti mēra gultņu korpusos vai vārpstas galos
- Amplitūda parasti ir mazāka par radiālo vibrāciju, bet diagnostiski ļoti nozīmīga
Mērījumu iestatīšana
Aksiālajai vibrācijai nepieciešams īpašs sensora stiprinājums:
- Sensora orientācija: Akselerometrs vai ātruma devējs, kas uzstādīts paralēli vārpstas asij
- Tipiskas atrašanās vietas: Uz gultņu korpusu gala vāciņiem, motora gala zvaniņiem vai aksiālajiem gultņu korpusiem
- Tuvuma zondes: Var tieši izmērīt aksiālo pozīciju, ja tas ir uzstādīts pret vārpstas gala virsmu
- Svarīgums: Bieži vien netiek ņemts vērā, bet ir kritiski svarīgs pilnīgai mašīnu diagnostikai
Aksiālās vibrācijas galvenie cēloņi
1. Nepareiza novietojuma (visbiežākais iemesls)
Vārpstas nobīde, īpaši leņķiskā nobīde, ir galvenais aksiālās vibrācijas cēlonis:
- Simptoms: Augsta 1X vai 2X aksiālā vibrācija darba ātrumā
- Mehānisms: Leņķiskā nobīde starp savienotajām vārpstām rada svārstīgus aksiālos spēkus, kas tiek pārraidīti caur savienojumu
- Diagnostikas indikators: Aksiālās vibrācijas amplitūda > 50% radiālajām vibrācijām spēcīgi norāda uz nepareizu izlīdzināšanu
- Fāžu attiecības: Aksiālā vibrācija piedziņas un nepiedziņas galos parasti ir 180° fāzes nobīde
2. Vilces gultņu defekti
Problēmas ar vilces gultņiem, kas kontrolē aksiālās vārpstas pozīciju, izraisa raksturīgu aksiālo vibrāciju:
- Aksiālā gultņa nodilums vai bojājums
- Nepietiekama vilces gultņa iepriekšēja slodze
- Aksiālā gultņa atteice, kas rada pārmērīgu aksiālo brīvkustību
- Vilces gultņu eļļošanas problēmas
3. Hidrauliskie vai aerodinamiskie spēki
Sūkņos, kompresoros un turbīnās esošie procesa spēki rada aksiālos spēkus:
- Sūkņa kavitācija: Tvaika burbuļa sabrukšana rada aksiālus trieciena spēkus
- Lāpstiņriteņa nelīdzsvarotība: Asimetriska plūsma rada svārstīgu aksiālu vilci
- Aksiālās plūsmas turbulence: Aksiālajos kompresoros un turbīnās
- Ātrgaitas: Kompresora pārspriegums rada spēcīgu aksiālu vibrāciju
- Recirkulācija: Neprojektēta darbība, kas izraisa plūsmas nestabilitāti
4. Mehāniskā vaļīgums
Pārmērīgas atstarpes ļauj pārvietoties aksiāli:
- Nodilušas aksiālā gultņa virsmas
- Vaļīgas savienojuma detaļas
- Nepietiekama aksiālā ierobežošana gultņu konstrukcijā
- Nodilušas starplikas vai blīves
5. Sakabes problēmas
Sajūga nodilums vai nepareiza uzstādīšana rada aksiālas vibrācijas:
- Nodiluši zobratu savienojuma zobi, kas nodrošina aksiālu brīvkustību
- Nepareizi uzstādītas elastīgās savienojuma daļas
- Sakabes starplikas garuma kļūdas
- Kardāna leņķi, kas rada aksiālā spēka komponentes
6. Termiskās izaugšanas problēmas
Diferenciālā termiskā izplešanās var izraisīt aksiālos spēkus:
- Cauruļvadu termiskā izplešanās, stumjot/vilkjot uz iekārtām
- Nevienmērīga termiskā izaugsme starp savienotajām mašīnām
- Pamatnes nosēšanās, kas ietekmē aksiālo izlīdzināšanu
Diagnostiskā nozīme
Neatbilstības diagnostika
Aksiālā vibrācija ir galvenais rādītājs nepareizas izlīdzināšanas diagnosticēšanai:
- Īkšķa noteikums: Ja aksiālā vibrācija > 50% radiālās vibrācijas, ir aizdomas par nobīdi.
- Frekvences saturs: Pārsvarā 2X paralēlās nobīdes neatbilstībai; 1X un 2X leņķiskajai neatbilstībai
- Fāzes analīze: 180° fāzes starpība starp aksiālajiem mērījumiem pretējos galos apstiprina nepareizu izlīdzināšanu
- Apstiprinājums: Augsta aksiālā vibrācija, kas ievērojami samazinās pēc precīzas izlīdzināšanas, apstiprina diagnozi
Sūkņa un kompresora diagnostika
Rotējošām iekārtām, kas apstrādā šķidrumus:
- Kavitācija: Augstas frekvences, nejauša aksiāla vibrācija ar platjoslas raksturlielumiem
- Hidrauliskais disbalanss: 1X aksiālā vibrācija no asimetriskas lāpstiņriteņa slodzes
- Pārspriegums: Liela amplitūda, zema frekvences aksiālā svārstība
- Asmens caurlaides frekvence: Aksiālā komponente lāpstiņas pāriešanas frekvencē norāda uz plūsmas problēmām
Gultņu stāvokļa novērtējums
- Pēkšņa aksiālās vibrācijas palielināšanās var liecināt par vilces gultņa nodilumu
- Aksiālā vibrācija ar vilces gultņa defektu frekvencēm apstiprina gultņa problēmu
- Pārmērīga aksiālā brīvkustība, kas izmērīta ar tuvuma zondēm, norāda uz gultņu nodilumu
Pieņemamie līmeņi un standarti
Vispārīgās vadlīnijas
Lai gan standarti, piemēram, ISO 20816, galvenokārt attiecas uz radiālo vibrāciju, aksiālās vibrācijas robežas parasti tiek izteiktas kā:
- Relatīvi pret radiālo: Aksiālajam jābūt < 50% radiālās vibrācijas normālos apstākļos
- Absolūtās robežas: Parasti 25–50% no mašīnas klases radiālās vibrācijas robežvērtībām
- Sākotnējā līmeņa salīdzinājums: 50-100% pieaugums salīdzinājumā ar sākotnējo ordera izmeklēšanu
Iekārtām specifiskie standarti
- API 610 (centrbēdzes sūkņi): Norāda gan radiālās, gan aksiālās vibrācijas robežas
- API 617 (centrbēdzes kompresori): Ietver aksiālās vibrācijas pieņemšanas kritērijus
- Turbomašīnas: Bieži vien nepārtraukti tiek uzraudzīts ar aksiālā stāvokļa un vibrācijas sensoriem
Korekcijas un mazināšanas metodes
Neatbilstības gadījumā
- Precīza vārpstas izlīdzināšana: Izmantojiet lāzera izlīdzināšanas instrumentus, lai labotu leņķisko un paralēlo nobīdi
- Mīksta pēdas korekcija: Pirms izlīdzināšanas pārliecinieties, vai visas montāžas kājiņas ir stingri novietotas.
- Termiskās izaugšanas apsvērums: Izlīdzināšanā jāņem vērā darba temperatūras izplešanās
- Cauruļu deformācijas atvieglojums: Novērsiet cauruļvadu spēkus, kas izkustina iekārtas no novietojuma
Aksiālā gultņa problēmām
- Nomainiet nolietotos aksiālā gultņa komponentus
- Pārbaudiet pareizu aksiālā gultņa priekšspriegumu un atstarpes
- Nodrošiniet pietiekamu aksiālo gultņu virsmu eļļošanu
- Pārbaudiet, vai aksiālais gultnis ir pareizi uzstādīts un ievietots.
Ar procesu saistītiem aksiāliem spēkiem
- Kavitācijas novēršana: Palieliniet ieplūdes spiedienu, samaziniet šķidruma temperatūru, pārbaudiet, vai ieplūdes atverē nav aizsprostojumu.
- Optimizēt darbības punktu: Darbiniet sūkņus un kompresorus paredzētajā diapazonā
- Hidraulisko spēku līdzsvarošana: Izmantojiet lāpstiņriteņu balansēšanas caurumus vai aizmugurējās lāpstiņas
- Pretpārsprieguma kontrole: Ieviesiet efektīvu kompresoru pārsprieguma novēršanu
Mehānisku problēmu gadījumā
- Nomainiet nolietotos savienojumus un savienojuma komponentus
- Pievelciet vaļīgus mehāniskos savienojumus
- Pārbaudiet pareizos starplikas un blīves izmērus
- Nodrošiniet pareizu savienojuma uzstādīšanu saskaņā ar ražotāja specifikācijām
Mērīšanas paraugprakse
Sensoru uzstādīšana
- Stingra montāža: Aksiāliem mērījumiem, ja iespējams, izmantojiet kniedes vai līmi, nevis magnētus.
- Pārbaudiet orientāciju: Pārliecinieties, vai sensors ir patiesi paralēls vārpstas asij (nevis leņķī)
- Abi gali: Fāžu salīdzināšanai izmēriet aksiālo vibrāciju gan piedziņas, gan nepiedziņas galos
- Tuvuma zondes: Kritiskām iekārtām uzstādiet pastāvīgus aksiālā stāvokļa sensorus
Datu vākšana
- Vienmēr apkopojiet aksiālos datus kopā ar horizontālajiem un vertikālajiem radiālajiem mērījumiem.
- Reģistrējiet fāžu attiecības starp aksiālajiem mērījumiem dažādās vietās
- Salīdziniet aksiālās un radiālās amplitūdas attiecības
- Aksiālās vibrācijas tendences noteikšana laika gaitā, lai atklātu jaunveidojošās problēmas
Aksiālās un radiālās vibrācijas salīdzinājums
Galvenās atšķirības
| Aspekts | Radiālā (sānu) vibrācija | Aksiālā vibrācija |
|---|---|---|
| Virziens | Perpendikulāri vārpstas asij | Paralēli vārpstas asij |
| Tipiskā amplitūda | Augstāks | Zemāks (parasti <50% (radiālā) |
| Primārie cēloņi | Nelīdzsvarotība, saliekta vārpsta, gultņu defekti | Neatbilstība, aksiālā gultņa problēmas, procesa spēki |
| Diagnostiskā vērtība | Vispārējais mašīnu stāvoklis | Specifiski neatbilstības un vilces problēmām |
| Uzraudzības prioritāte | Primārais fokuss | Sekundāra, bet kritiska diagnozei |
Rūpniecības pielietojumi
Aksiālo vibrāciju monitorings ir īpaši svarīgs:
- Centrbēdzes sūkņi: Hidraulisko spēku un kavitācijas noteikšana
- Kompresori: Aksiālā gultņa uzraudzība un pārsprieguma noteikšana
- Turbīnas: Aksiālie turbīnas lāpstiņas spēki un vilces gultņa stāvoklis
- Savienots aprīkojums: Izlīdzināšanas pārbaude un savienojuma nosacījums
- Procesa aprīkojums: Plūsmas stāvokļa uzraudzība
Lai gan aksiālo vibrāciju bieži aizēno izteiktākā radiālā vibrācija, pieredzējuši vibrāciju analītiķi atzīst tās kritisko diagnostisko vērtību. Daudzas mašīnu problēmas, kuras varētu nepamanīt, pārbaudot tikai radiālo vibrāciju, ir skaidri atklājamas ar aksiālo vibrāciju modeļiem, padarot to par būtisku visaptverošu mašīnu stāvokļa uzraudzības programmu sastāvdaļu.
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 