Hva er radial vibrasjon i roterende maskineri? • Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hva er radial vibrasjon i roterende maskineri? • Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hva er radial vibrasjon i roterende maskineri?

Publisert av admin på

Forståelse av radial vibrasjon i roterende maskineri

Definisjon: Hva er radial vibrasjon?

Radial vibrasjon er bevegelsen til en roterende aksel vinkelrett på rotasjonsaksen, og strekker seg utover fra sentrum som radier i en sirkel. Begrepet “radial” refererer til enhver retning som stråler fra akselens midtlinje, og omfatter både horisontal (side til side) og vertikal (opp og ned) bevegelse. Radial vibrasjon er synonymt med lateral vibrasjon eller tverrgående vibrasjon og representerer den vanligste målte og overvåkede formen for vibrasjon i roterende maskineri.

I praktiske anvendelser måles radial vibrasjon vanligvis i to vinkelrette retninger – horisontal og vertikal – på hvert lagersted for å gi et komplett bilde av akselens bevegelse vinkelrett på aksen.

Måleanvisninger

Horisontal radial vibrasjon

Horisontal vibrasjon måles i sideretning:

  • Vinkelrett på akselaksen og parallelt med bakken/gulvet
  • Ofte det mest tilgjengelige målestedet
  • Viser vanligvis effekter av tyngdekraft, asymmetri av fundamentsstivhet og horisontale tvangsfunksjoner
  • Standard måleorientering for de fleste vibrasjonsovervåkingsprogrammer

Vertikal radial vibrasjon

Vertikal vibrasjon måles i opp- og nedgående retning:

  • Vinkelrett på akselaksen og vinkelrett på bakken/gulvet
  • Påvirket av tyngdekraften og rotorens vekt
  • Ofte høyere amplitude enn horisontal på grunn av rotorvekt som skaper asymmetrisk stivhet
  • Kritisk for å oppdage problemer i vertikalt orienterte maskiner (vertikale pumper, motorer)

Total radial vibrasjon

Den totale radiale vibrasjonen kan beregnes som vektorsummen av horisontale og vertikale komponenter:

  • Radial total = √(Horisontal² + Vertikal²)
  • Representerer den faktiske bevegelsesstørrelsen uavhengig av retning
  • Nyttig for alvorlighetsvurderinger med ett enkelt tall

Primære årsaker til radial vibrasjon

Radial vibrasjon genereres av krefter som virker vinkelrett på akselaksen:

1. Ubalanse (dominerende årsak)

Ubalanse er den vanligste kilden til radial vibrasjon i roterende maskiner:

  • Skaper sentrifugalkraft som roterer med akselhastighet (1X)
  • Kraftstørrelse proporsjonal med ubalansert masse, radius og hastighet i kvadrat
  • Produserer sirkulær eller elliptisk akselbane
  • Kan korrigeres gjennom balansering prosedyrer

2. Feiljustering

Feiljustering av akselen mellom koblede maskiner skaper både radial og aksial vibrasjon:

  • Primært 2X (to ganger per omdreining) radial vibrasjon
  • Genererer også 1X, 3X og høyere harmoniske
  • Høy aksial vibrasjon følger radial vibrasjon
  • Faseforhold mellom lagre diagnostisk for feiljusteringstype

3. Mekaniske defekter

Ulike mekaniske problemer produserer karakteristiske radiale vibrasjonsmønstre:

  • Lagerfeil: Høyfrekvente støt ved lagerfeilfrekvenser
  • Bøyd eller buet skaft: 1X vibrasjon lik ubalanse, men tilstede selv ved langsom rulling
  • Løshet: Flere harmoniske (1X, 2X, 3X) med ikke-lineær oppførsel
  • Sprekker: 1X og 2X vibrasjon med endringer under oppstart/avstengning
  • Gnier: Subsynkrone og synkrone komponenter

4. Aerodynamiske og hydrauliske krefter

Prosesskrefter i pumper, vifter og kompressorer skaper radial påvirkning:

  • Bladpasseringsfrekvens (antall blader × o/min)
  • Hydraulisk ubalanse fra asymmetrisk strømning
  • Vortexavgivelse og strømningsturbulens
  • Resirkulering og drift utenfor design

5. Resonansforhold

Ved drift i nærheten kritiske hastigheter, radial vibrasjon forsterkes dramatisk:

  • Naturfrekvensen sammenfaller med tvangsfrekvensen
  • Amplitude begrenset kun av systemet demping
  • Potensial for katastrofale vibrasjonsnivåer
  • Krever tilstrekkelige separasjonsmarginer i design

Målestandarder og parametere

Måleenheter

Radial vibrasjon kan uttrykkes i tre relaterte parametere:

  • Forskyvning: Faktisk bevegelsesavstand (mikrometer µm, mils). Brukes til maskiner med lav hastighet og målinger med nærhetssonder.
  • Hastighet: Forskyvningsendringshastighet (mm/s, tommer/s). Vanligst for generelle industrimaskiner, grunnlag for ISO-standarder
  • Akselerasjon: Hastighetsendringsrate (m/s², g). Brukes til høyfrekvente målinger og deteksjon av lagerfeil

Internasjonale standarder

ISO 20816-serien gir grenser for radial vibrasjonsalvorlighet:

  • ISO 20816-1: Generelle retningslinjer for evaluering av vibrasjoner i maskiner
  • ISO 20816-3: Spesifikke kriterier for industrimaskiner > 15 kW
  • Alvorlighetssoner: A (bra), B (akseptabel), C (utilfredsstillende), D (uakseptabel)
  • Målested: Vanligvis på lagerhus i radial retning

Bransjespesifikke standarder

  • API 610: Sentrifugalpumpers radiale vibrasjonsgrenser
  • API 617: Vibrasjonskriterier for sentrifugalkompressorer
  • API 684: Prosedyrer for rotordynamikkanalyse for radial vibrasjonsprediksjon
  • NEMA MG-1: Vibrasjonsgrenser for elektrisk motor

Overvåkings- og diagnostiske teknikker

Rutinemessig overvåking

Standard vibrasjonsovervåkingsprogrammer måler radial vibrasjon:

  • Rutebasert samling: Periodiske målinger med faste intervaller (månedlig, kvartalsvis)
  • Generell trend på nivå: Spor total vibrasjonsamplitude over tid
  • Alarmgrenser: Sett basert på ISO eller utstyrsspesifikke standarder
  • Sammenligning: Nåværende vs. grunnlinje, horisontal vs. vertikal

Avansert analyse

Detaljert radial vibrasjonsanalyse gir diagnostisk informasjon:

  • FFT-analyse: Frekvensspekter som viser vibrasjonskomponenter
  • Tidsbølgeform: Vibrasjonssignal over tid som avslører transienter og modulering
  • Faseanalyse: Tidsforhold mellom målepunkter
  • Baneanalyse: Bevegelsesmønstre for akselens midtlinje
  • Konvoluttanalyse: Høyfrekvent demodulering for deteksjon av lagerfeil

Kontinuerlig overvåking

Kritisk utstyr har ofte permanent radial vibrasjonsovervåking:

  • Nærhetsprober for direkte måling av akselbevegelse
  • Permanent monterte akselerometre på lagerhus
  • Trender og alarmer i sanntid
  • Integrering av automatisk beskyttelsessystem

Horisontale vs. vertikale forskjeller

Typiske amplitudeforhold

I mange maskiner overstiger vertikal radial vibrasjon horisontal:

  • Tyngdekraftseffekt: Rotorvekten skaper statisk avbøyning, noe som påvirker vertikal stivhet
  • Asymmetrisk stivhet: Fundament- og støttekonstruksjoner er ofte stivere horisontalt
  • Typisk forhold: Vertikal vibrasjon 1,5–2× horisontal er vanlig
  • Balansevekteffekt: Korreksjonsvekter plassert nederst på rotoren (lett tilgang) reduserer fortrinnsvis vertikal vibrasjon

Diagnostiske forskjeller

  • Ubalanse: Kan vise seg sterkere i én retning avhengig av ubalanse
  • Løshet: Viser ofte ikke-linearitet mer uttalt i vertikal retning
  • Grunnleggelsesproblemer: Vertikal vibrasjon er mer følsom for forringelse av fundamentet
  • Feiljustering: Kan se forskjellig ut horisontalt kontra vertikalt basert på feiljusteringstype

Forholdet til rotordynamikk

Radial vibrasjon er sentralt for rotordynamikk analyse:

Kritiske hastigheter

  • Radiale naturlige frekvenser bestemmer kritiske hastigheter
  • Første kritiske hastighet tilsvarer vanligvis første radielle bøyningsmodus
  • Campbell-diagrammer forutsi radial vibrasjonsatferd kontra hastighet
  • Separasjonsmarginer fra kritiske hastigheter forhindrer overdreven radial vibrasjon

Modusformer

  • Hver radielle vibrasjonsmodus har en karakteristisk avbøyningsform
  • Første modus: enkel buebøying
  • Andre modus: S-kurve med nodepunkt
  • Høyere moduser: stadig mer komplekse mønstre

Balanserende hensyn

  • Balanseringsmål for reduksjon av radial vibrasjon ved 1X frekvens
  • Påvirkningskoeffisienter relatere korreksjonsvekter til radielle vibrasjonsendringer
  • Optimale korreksjonsplanplasseringer basert på radielle modusformer

Korreksjons- og kontrollmetoder

For ubalanse

For mekaniske problemer

  • Presisjonsjustering for å korrigere feiljustering
  • Lagerutskifting ved lagerfeil
  • Stramming av løse komponenter
  • Reparasjon av fundamenter for strukturelle problemer
  • Akselutretting eller utskifting av bøyde aksler

For resonansproblemer

  • Hastighetsendringer for å unngå kritiske hastighetsområder
  • Stivhetsmodifikasjoner (akseldiameter, endringer i lagerplassering)
  • Forbedringer av demping (klemfilmdempere, lagervalg)
  • Masseendringer for å forskyve naturlige frekvenser

Viktigheten av prediktivt vedlikehold

Radial vibrasjonsovervåking er hjørnesteinen i prediktive vedlikeholdsprogrammer:

  • Tidlig feilsøking: Endringer i radial vibrasjon går forut for feil med uker eller måneder
  • Trendende: Gradvise økninger indikerer utviklende problemer
  • Feildiagnose: Frekvensinnhold identifiserer spesifikke feiltyper
  • Alvorlighetsvurdering: Amplitude indikerer problemets alvorlighetsgrad og hastverk
  • Vedlikeholdsplanlegging: Tilstandsbasert snarere enn tidsbasert vedlikehold
  • Kostnadsbesparelser: Forhindrer katastrofale feil og optimaliserer vedlikeholdsintervaller

Som den primære vibrasjonsmålingen i roterende maskineri gir radial vibrasjon viktig informasjon om utstyrets tilstand, noe som gjør den uunnværlig for å sikre pålitelig, sikker og effektiv drift av industrielt roterende utstyr.

← Tilbake til hovedindeksen

Kategorier:
WhatsApp