Inzicht in asuitlijning bij roterende machines

Definitie: Wat is scheefstand?

Schachtafwijking Een situatie waarbij de rotatiehartlijnen van twee of meer gekoppelde assen niet op één lijn liggen wanneer de machine onder normale bedrijfsomstandigheden draait. Samen met onbalans is dit een van de meest voorkomende oorzaken van vroegtijdige machinestoringen, wat leidt tot verhoogde trillingen, schade aan lagers en afdichtingen en een overmatig energieverbruik. Het doel van precisie-uitlijning is om de hartlijnen van de assen zo nauwkeurig mogelijk uit te lijnen binnen de gespecificeerde toleranties.

Soorten verkeerde uitlijning

Er zijn twee hoofdtypen afwijking in de uitlijning, maar in de meeste gevallen is er sprake van een combinatie van beide.

1. Parallelle scheefstelling (of offset)

Parallelle scheefstelling treedt op wanneer de hartlijnen van twee assen parallel aan elkaar lopen, maar een bepaalde afstand van elkaar verwijderd zijn. Dit kan worden gevisualiseerd als één as hoger of lager (verticale offset) of verder naar één kant (horizontale offset) staat dan de andere.

2. Hoekige uitlijning

Hoekafwijking treedt op wanneer de twee assen een hoek ten opzichte van elkaar maken. Hun hartlijnen kruisen elkaar op het koppelingspunt, maar liggen niet op dezelfde lijn. Hierdoor ontstaat een "spleet" bij de koppeling die aan de ene kant breder is dan aan de andere kant.

3. Gecombineerde scheefstelling

Dit is het meest voorkomende scenario, waarbij de assen tegelijkertijd last hebben van zowel parallelle als hoekige scheefstelling.

De trillingssignatuur van verkeerde uitlijning

Een verkeerde uitlijning genereert een zeer duidelijk trillingspatroon dat kan worden geïdentificeerd in een FFT-spectrum:

• Primaire indicator (2x): Het meest voorkomende en klassieke teken van een verkeerde uitlijning is een trillingspiek met hoge amplitude op precies 2x de rotatiesnelheid (2e orde)Dit komt doordat de krachten die ontstaan door een verkeerde uitlijning, ervoor zorgen dat de assen en de koppeling per omwenteling twee buigcycli ondergaan.
• Hoge axiale trillingen: Een verkeerde uitlijning veroorzaakt vaak sterke trillingen in de axiaal richting (evenwijdig aan de as). Een hoge 2x piek in axiale richting is een zeer sterke indicator van verkeerde uitlijning.
• Andere harmonischen (1x, 3x, 4x): Hoewel 2x de primaire indicator is, kan een verkeerde uitlijning ook de 1x-snelheidsfrequentie beïnvloeden. Ernstige verkeerde uitlijning, met name parallelle offset, kan ook hogere harmonischen genereren, zoals 3x en 4x.
• Koppelingsspecifieke frequenties: Sommige typen koppelingen kunnen, wanneer ze versleten zijn of door een verkeerde uitlijning onder spanning staan, trillingen op hun eigen karakteristieke frequenties genereren.

Een trillingsspectrum met een 2x piek die 50% of meer van de 1x piek is, vooral wanneer dit gepaard gaat met hoge axiale trillingen, is een schoolvoorbeeld van verkeerde uitlijning.

Veelvoorkomende oorzaken van verkeerde uitlijning

Verkeerde uitlijning kan al bij de eerste installatie aanwezig zijn, maar kan ook in de loop van de tijd ontstaan.

• Onjuiste installatie: De meestvoorkomende oorzaak is een gebrek aan nauwkeurige uitlijning tijdens de eerste installatie van de machine.
• Thermische groei: Naarmate machines opwarmen van kamertemperatuur tot bedrijfstemperatuur, zetten hun componenten uit. Een motor kan hoger worden of een pomphuis kan uitzetten, waardoor de assen uit hun lijn raken. Precieze uitlijning moet rekening houden met deze thermische uitzetting.
• Pijpspanning: Krachten door onjuist ondersteunde in- of uitlaatleidingen kunnen ervoor zorgen dat een pomp of compressor niet meer goed uitgelijnd is met de aandrijving. Dit is een veelvoorkomend probleem in de procesindustrie.
• Stichtingsproblemen: Een zwakke of gebarsten fundering of losse ankerbouten kunnen ervoor zorgen dat een machine na verloop van tijd gaat verschuiven.
• Zachte voet: Een situatie waarbij een van de montagevoeten van de machine niet vlak op de grondplaat rust, waardoor het machineframe verdraaid of vervormd raakt bij het vastschroeven.

Waarom het corrigeren van verkeerde uitlijning cruciaal is

Het gebruiken van een machine die niet goed is uitgelijnd, kan ernstige gevolgen hebben:

• Lager- en afdichtingsfalen: De hoge cyclische belastingen op de assen worden direct overgebracht op de lagers en afdichtingen, waardoor deze voortijdig kapot gaan.
• Koppelingsfout: Koppelingen zijn ontworpen om een kleine hoeveelheid uitlijningsafwijking op te vangen. Bij een te grote afwijking slijten ze snel en gaan ze kapot.
• Schachtvermoeidheid: Het herhaaldelijk buigen van de assen kan leiden tot vermoeiingsscheuren en uiteindelijk tot asfalt.
• Verhoogd energieverbruik: Er gaat veel energie verloren in de vorm van hitte en trillingen in plaats van dat er nuttig werk wordt verricht.

Precieze uitlijning met behulp van hulpmiddelen zoals meetklokken of laseruitlijnsystemen is een hoeksteen van elk effectief betrouwbaarheids- en onderhoudsprogramma.

← Terug naar hoofdindex