Radiālās vibrācijas izpratne rotējošās mašīnās
Definīcija: Kas ir radiālā vibrācija?
Radiālā vibrācija ir rotējošas vārpstas kustība perpendikulāri tās rotācijas asij, stiepjoties uz āru no centra kā apļa rādiusi. Termins "radiāls" attiecas uz jebkuru virzienu, kas izstaro no vārpstas centra līnijas, ietverot gan horizontālu (no sāniem uz sāniem), gan vertikālu (augšup un lejup) kustību. Radiālā vibrācija ir sinonīms sānu vibrācija jeb šķērsvirziena vibrāciju, un tā ir visbiežāk mērītā un uzraudzītā vibrācijas forma. vibrācija rotējošās mašīnās.
Praktiskos pielietojumos radiālo vibrāciju parasti mēra divos perpendikulāros virzienos — horizontāli un vertikāli — katrā gultņa vietā, lai iegūtu pilnīgu priekšstatu par vārpstas kustību perpendikulāri tās asij.
Mērīšanas norādījumi
Horizontālā radiālā vibrācija
Horizontālā vibrācija tiek mērīta no vienas puses uz otru:
- Perpendikulāri šahtas asij un paralēli zemei/grīdai
- Bieži vien vispieejamākā mērīšanas vieta
- Parasti parāda gravitācijas, pamatu stingrības asimetrijas un horizontālo piespiešanas funkciju ietekmi
- Standarta mērījumu orientācija lielākajai daļai vibrācijas monitoringa programmu
Vertikālā radiālā vibrācija
Vertikālā vibrācija tiek mērīta augšup un lejup vērstā virzienā:
- Perpendikulāri šahtas asij un perpendikulāri zemei/grīdai
- Ietekmē rotora gravitācija un svars
- Bieži vien lielāka amplitūda nekā horizontālā rotora svara dēļ, radot asimetrisku stingrību
- Kritiski svarīgi vertikāli orientētu mašīnu (vertikālie sūkņi, motori) problēmu noteikšanai
Kopējā radiālā vibrācija
Kopējo radiālo vibrāciju var aprēķināt kā horizontālo un vertikālo komponentu vektoru summu:
- Radiālā kopsumma = √(Horizontālā² + Vertikālā²)
- Attēlo faktisko kustības lielumu neatkarīgi no virziena
- Noderīgi viena skaitļa smaguma pakāpes novērtējumiem
Radiālās vibrācijas galvenie cēloņi
Radiālo vibrāciju rada spēki, kas darbojas perpendikulāri vārpstas asij:
1. Nelīdzsvarotība (dominējošais cēlonis)
Nelīdzsvarotība ir visizplatītākais radiālās vibrācijas avots rotējošās mašīnās:
- Rada centrbēdzes spēku, kas rotē ar vārpstas ātrumu (1X)
- Spēka lielums proporcionāls disbalansa masai, rādiusam un ātrumam kvadrātā
- Veido apļveida vai eliptisku formu vārpstas orbīta
- Labojams caur līdzsvarošana procedūras
2. Neatbilstība
Vārpstas nobīde starp savienotajām mašīnām rada gan radiālu, gan aksiālā vibrācija:
- Galvenokārt 2X (divas reizes apgriezienā) radiālā vibrācija
- Ģenerē arī 1X, 3X un augstākas harmonikas
- Augsta aksiālā vibrācija pavada radiālo vibrāciju
- Fāžu attiecības starp gultņiem, diagnostika, nepareizas izlīdzināšanas tipa noteikšana
3. Mehāniski defekti
Dažādas mehāniskas problēmas rada raksturīgus radiālās vibrācijas modeļus:
- Gultņu defekti: Augstas frekvences triecieni pie gultņu defektu frekvencēm
- Izliekta vai izliekta vārpsta: 1X vibrācija, kas līdzīga nelīdzsvarotībai, bet ir novērojama pat lēnas ripošanas laikā
- Vaļīgums: Vairākas harmonikas (1X, 2X, 3X) ar nelineāru uzvedību
- Plaisas: 1X un 2X vibrācija ar izmaiņām ieslēgšanas/izslēgšanas laikā
- Berzēšana: Subsinhronās un sinhronās komponentes
4. Aerodinamiskie un hidrauliskie spēki
Sūkņos, ventilatoros un kompresoros esošie procesa spēki rada radiālo piespiešanu:
- Lāpstiņu pāriešanas frekvence (lāpstiņu skaits × apgr./min.)
- Hidrauliskais disbalanss asimetriskas plūsmas dēļ
- Virpuļplūsmas izplūšana un plūsmas turbulence
- Recirkulācija un darbība ārpus projektēšanas
5. Rezonanses apstākļi
Darbojoties tuvumā kritiskie ātrumi, radiālā vibrācija ievērojami pastiprinās:
- Dabiskā frekvence sakrīt ar piespiedu frekvenci
- Amplitūdu ierobežo tikai sistēma slāpēšana
- Potenciāls katastrofāls vibrācijas līmenis
- Nepieciešamas atbilstošas atdalīšanas robežas projektēšanā
Mērījumu standarti un parametri
Mērvienības
Radiālo vibrāciju var izteikt trīs saistītos parametros:
- Pārvietojums: Faktiskais kustības attālums (mikrometri µm, mili). Izmanto lēnas darbības mašīnām un tuvuma zondes mērījumiem.
- Ātrums: Pārvietojuma izmaiņas ātrums (mm/s, in/s). Visizplatītākais vispārējām rūpnieciskām iekārtām, ISO standartu pamatā.
- Paātrinājums: Ātruma izmaiņas ātrums (m/s², g). Izmanto augstfrekvences mērījumiem un gultņu defektu noteikšanai.
Starptautiskie standarti
ISO 20816 sērija nodrošina radiālās vibrācijas smaguma robežas:
- ISO 20816-1: Vispārīgas vadlīnijas mašīnu vibrācijas novērtēšanai
- ISO 20816-3: Īpaši kritēriji rūpnieciskajām iekārtām > 15 kW
- Smaguma zonas: A (labs), B (pieņemams), C (nepietiekams), D (nepieņemams)
- Mērīšanas vieta: Parasti uz gultņu korpusiem radiālā virzienā
Nozarei specifiski standarti
- API 610: Centrbēdzes sūkņu radiālās vibrācijas ierobežojumi
- API 617: Centrbēdzes kompresoru vibrācijas kritēriji
- API 684: Rotora dinamikas analīzes procedūras radiālās vibrācijas prognozēšanai
- NEMA MG-1: Elektromotora vibrācijas ierobežojumi
Uzraudzības un diagnostikas metodes
Regulāra uzraudzība
Standarta vibrācijas monitoringa programmas mēra radiālo vibrāciju:
- Uz maršrutu balstīta kolekcija: Periodiski mērījumi fiksētos intervālos (mēnesī, ceturksnī)
- Kopējais līmeņa tendences: Kopējās vibrācijas amplitūdas izsekošana laika gaitā
- Trauksmes robežas: Noteikts, pamatojoties uz ISO vai iekārtai specifiskiem standartiem
- Salīdzinājums: Pašreizējā situācija pret sākotnējo, horizontālā un vertikālā situācija
Paplašinātā analīze
Detalizēta radiālās vibrācijas analīze sniedz diagnostikas informāciju:
- FFT analīze: Frekvenču spektrs, kas parāda vibrācijas komponentus
- Laika viļņu forma: Vibrācijas signāls laika gaitā, atklājot pārejas un modulāciju
- Fāzes analīze: Laika attiecības starp mērījumu punktiem
- Orbītas analīze: Vārpstas centra līnijas kustības modeļi
- Aploksnes analīze: Augstas frekvences demodulācija gultņu defektu noteikšanai
Nepārtraukta uzraudzība
Kritiskām iekārtām bieži vien ir pastāvīga radiālās vibrācijas uzraudzība:
- Tuvuma zondes tiešai vārpstas kustības mērīšanai
- Pastāvīgi uzstādīti akselerometri uz gultņu korpusiem
- Reāllaika tendences un satraucošas ziņas
- Automātiskās aizsardzības sistēmas integrācija
Horizontālās un vertikālās atšķirības
Tipiskas amplitūdas attiecības
Daudzās mašīnās vertikālā radiālā vibrācija pārsniedz horizontālo:
- Gravitācijas efekts: Rotora svars rada statisku novirzi, kas ietekmē vertikālo stingrību
- Asimetriskā stingrība: Pamatnes un atbalsta konstrukcijas bieži vien ir horizontāli stingrākas
- Tipiska attiecība: Vertikāla vibrācija 1,5–2 × horizontāla ir izplatīta
- Līdzsvara svara efekts: Korekcijas svari, kas novietoti rotora apakšā (viegla piekļuve), galvenokārt samazina vertikālo vibrāciju
Diagnostiskās atšķirības
- Nelīdzsvarotība: Var būt spēcīgāka ietekme vienā virzienā atkarībā no nelīdzsvarotības vietas
- Vaļīgums: Bieži vien nelinearitāte ir izteiktāka vertikālā virzienā
- Pamatu problēmas: Vertikālā vibrācija ir jutīgāka pret pamatu bojājumiem
- Neatbilstība: Var izskatīties atšķirīgi horizontāli un vertikāli atkarībā no neatbilstības veida
Saistība ar rotora dinamiku
Radiālā vibrācija ir centrālais elements rotora dinamika analīze:
Kritiskie ātrumi
- Radiālās dabiskās frekvences nosaka kritiskie ātrumi
- Pirmais kritiskais ātrums parasti atbilst pirmajam radiālajam lieces režīmam
- Kempbela diagrammas prognozēt radiālās vibrācijas uzvedību atkarībā no ātruma
- Atdalīšanas robežas no kritiskajiem ātrumiem novērš pārmērīgu radiālo vibrāciju
Režīma formas
- Katram radiālajam vibrācijas režīmam ir raksturīga novirzes forma
- Pirmais režīms: vienkārša loka locīšana
- Otrais režīms: S-līkne ar mezgla punktu
- Augstāki režīmi: arvien sarežģītāki modeļi
Līdzsvarošanas apsvērumi
- Balansēšanas mērķi ir radiālās vibrācijas samazināšana pie 1X frekvences
- Ietekmes koeficienti Saistīt korekcijas svarus ar radiālās vibrācijas izmaiņām
- Optimālas korekcijas plaknes atrašanās vietas, pamatojoties uz radiālā režīma formām
Korekcijas un kontroles metodes
Nelīdzsvarotības gadījumā
- Lauka līdzsvarošana izmantojot portatīvos analizatorus
- Vienplaknes vai divu plakņu balansēšana procedūras
- Precīza darbnīcas balansēšana kritiski svarīgām detaļām
Mehānisku problēmu gadījumā
- Precīza izlīdzināšana, lai labotu neatbilstību
- Gultņu nomaiņa gultņu defektu gadījumā
- Vaļīgu detaļu pievilkšana
- Pamatu remonts strukturālu problēmu gadījumā
- Vārpstas iztaisnošana vai saliektu vārpstu nomaiņa
Rezonanses problēmu gadījumā
- Ātruma izmaiņas, lai izvairītos no kritiskiem ātruma diapazoniem
- Stingrības modifikācijas (vārpstas diametrs, gultņu atrašanās vietas izmaiņas)
- Amortizācijas uzlabojumi (saspiešanas plēves slāpētāji, gultņu izvēle)
- Masas izmaiņas, lai mainītu dabiskās frekvences
Svarīgums paredzamajā apkopē
Radiālās vibrācijas monitorings ir paredzamās apkopes programmu stūrakmens:
- Agrīna kļūmju noteikšana: Radiālās vibrācijas izmaiņas notiek pirms kļūmēm vairākas nedēļas vai mēnešus
- Tendences: Pakāpeniska palielināšanās norāda uz attīstības problēmām
- Kļūmes diagnostika: Frekvences saturs identificē konkrētus kļūmju veidus
- Smaguma novērtējums: Amplitūda norāda problēmas nopietnību un steidzamību
- Apkopes plānošana: Uz stāvokli, nevis laiku balstīta apkope
- Izmaksu ietaupījumi: Novērš katastrofālas kļūmes un optimizē apkopes intervālus
Kā galvenais vibrācijas mērījums rotējošās mašīnās, radiālā vibrācija sniedz būtisku informāciju par iekārtu stāvokli, padarot to neaizstājamu, lai nodrošinātu rūpniecisko rotējošo iekārtu uzticamu, drošu un efektīvu darbību.
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 