Wat is axiale trillingen in roterende machines? • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is axiale trillingen in roterende machines? • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat zijn axiale trillingen in roterende machines?

Gepubliceerd door admin op

Axiale trillingen in roterende machines begrijpen

Definitie: Wat is axiale trilling?

Axiale trilling (ook wel longitudinale trilling of axiale trilling genoemd) is de heen-en-weergaande beweging van een rotor in een richting evenwijdig aan zijn rotatieas. In tegenstelling tot laterale trilling Axiale trilling is een zijwaartse beweging loodrecht op de as. Axiale trilling vertegenwoordigt de in- en uitgaande beweging van de as over de lengte ervan, vergelijkbaar met de beweging van een zuiger.

Hoewel axiale trillingen doorgaans een lagere amplitude hebben dan laterale trillingen, zijn ze zeer diagnostisch voor bepaalde soorten machinefouten, met name verkeerde uitlijning, problemen met axiaallagers en procesgerelateerde problemen in pompen en compressoren.

Kenmerken en meting

Richting en beweging

Axiale trillingen vinden plaats langs de middellijn van de as:

  • De beweging is parallel aan de rotatieas van de as
  • Rotor beweegt heen en weer als een heen en weer gaande beweging
  • Meestal gemeten bij lagerhuizen of asuiteinden
  • Amplitude meestal kleiner dan radiale trilling, maar diagnostisch zeer significant

Meetopstelling

Axiale trillingen vereisen een specifieke sensormontage:

  • Sensororiëntatie: Accelerometer of snelheidstransducer evenwijdig aan de as van de as gemonteerd
  • Typische locaties: Op eindkappen van lagerhuizen, eindkappen van motoren of axiaallagerhuizen
  • Nabijheidssondes: Kan de axiale positie direct meten wanneer deze tegenover het asuiteinde is gemonteerd
  • Belang: Vaak over het hoofd gezien, maar cruciaal voor een volledige diagnose van machines

Primaire oorzaken van axiale trillingen

1. Verkeerde uitlijning (meest voorkomende oorzaak)

Schachtafwijking, met name hoekige scheefstelling, is de voornaamste oorzaak van axiale trillingen:

  • Symptoom: Hoge 1X of 2X axiale trillingen bij loopsnelheid
  • Mechanisme: Hoekige verschuiving tussen gekoppelde assen creëert oscillerende axiale krachten die via de koppeling worden overgebracht
  • Diagnostische indicator: Een axiale trillingsamplitude > 50% van radiale trillingen duidt sterk op een verkeerde uitlijning
  • Faserelatie: Axiale trillingen aan de aandrijf- en niet-aandrijfzijden, meestal 180° uit fase

2. Defecten aan het axiaallager

Problemen met axiaallagers die de positie van de axiale as regelen, veroorzaken karakteristieke axiale trillingen:

  • Slijtage of schade aan het axiaallager
  • Onvoldoende voorspanning van het axiaallager
  • Defect aan het axiaallager, waardoor er overmatige axiale speling ontstaat
  • Smeerproblemen specifiek voor axiaallagers

3. Hydraulische of aerodynamische krachten

Proceskrachten in pompen, compressoren en turbines creëren axiale krachten:

  • Pompcavitatie: Het instorten van de dampbel veroorzaakt axiale schokkrachten
  • Onbalans in de waaier: Asymmetrische stroming creëert oscillerende axiale stuwkracht
  • Axiale stromingsturbulentie: In axiale compressoren en turbines
  • Opkomend: Compressorpiek veroorzaakt hevige axiale trillingen
  • Recirculatie: Onjuiste werking die stromingsinstabiliteiten veroorzaakt

4. Mechanische losheid

Te grote speling maakt axiale beweging mogelijk:

  • Versleten druklageroppervlakken
  • Losse koppelingscomponenten
  • Onvoldoende axiale beperking in lagerontwerp
  • Versleten afstandhouders of vulplaatjes

5. Koppelingsproblemen

Slijtage of verkeerde installatie van de koppeling veroorzaakt axiale trillingen:

  • Versleten tandwielkoppelingstanden die axiale speling mogelijk maken
  • Onjuist geïnstalleerde flexibele koppelingen
  • Fouten in de lengte van de koppelingsafstandhouder
  • Universele koppelingshoeken die axiale krachtcomponenten creëren

6. Problemen met thermische groei

Differentiële thermische uitzetting kan axiale krachten veroorzaken:

  • Thermische uitzetting van leidingen door duwen/trekken op apparatuur
  • Ongelijkmatige thermische groei tussen gekoppelde machines
  • Funderingverzakking heeft invloed op de axiale uitlijning

Diagnostische betekenis

Diagnose van verkeerde uitlijning

Axiale trillingen zijn de belangrijkste indicator voor het diagnosticeren van uitlijnfouten:

  • Vuistregel: Als de axiale trilling > 50% of radiale trilling, is er vermoedelijk sprake van een verkeerde uitlijning.
  • Frequentie-inhoud: Overwegend 2X voor parallelle offset-uitlijningsfouten; 1X en 2X voor hoekige uitlijningsfouten
  • Faseanalyse: Een faseverschil van 180° tussen axiale metingen aan de tegenovergestelde uiteinden bevestigt een verkeerde uitlijning
  • Bevestiging: Hoge axiale trillingen die aanzienlijk afnemen nadat de diagnose door nauwkeurige uitlijning is bevestigd

Diagnostiek van pompen en compressoren

Voor roterende apparatuur die vloeistoffen verwerkt:

  • Cavitatie: Hoogfrequente, willekeurige axiale trillingen met breedbandkarakteristieken
  • Hydraulische onbalans: 1x axiale trilling door asymmetrische waaierbelasting
  • Golf: Axiale oscillatie met grote amplitude en lage frequentie
  • Bladpassfrequentie: Axiale component bij de passeerfrequentie van het blad duidt op problemen met de stroming

Beoordeling van de lagerconditie

  • Een plotselinge toename van axiale trillingen kan duiden op verslechtering van het axiaallager
  • Axiale trillingen met defectfrequenties van axiaal lager bevestigen lagerprobleem
  • Overmatige axiale speling gemeten met nabijheidssondes duidt op lagerslijtage

Aanvaardbare niveaus en normen

Algemene richtlijnen

Hoewel normen als ISO 20816 zich primair richten op radiale trillingen, worden axiale trillingslimieten doorgaans als volgt uitgedrukt:

  • Relatief ten opzichte van radiaal: Axiaal moet zijn < 50% van radiale trillingen onder normale omstandigheden
  • Absolute limieten: Typisch 25-50% van de radiale trillingslimieten voor de machineklasse
  • Basisvergelijking: Verhogingen van 50-100% ten opzichte van de basislijn rechtvaardigen onderzoek

Apparatuurspecifieke normen

  • API 610 (Centrifugaalpompen): Specificeert zowel radiale als axiale trillingslimieten
  • API 617 (Centrifugaalcompressoren): Inclusief axiale trillingsacceptatiecriteria
  • Turbomachines: Vaak continu bewaakt met axiale positie- en trillingssensoren

Correctie- en mitigatiemethoden

Voor verkeerde uitlijning

  1. Precieze asuitlijning: Gebruik laseruitlijningsgereedschappen om hoekige en parallelle uitlijnfouten te corrigeren
  2. Correctie van zachte voeten: Zorg ervoor dat alle montagevoeten vlak zitten voordat u ze uitlijnt
  3. Overwegingen met betrekking tot thermische groei: Houd rekening met de expansie van de bedrijfstemperatuur in de uitlijning
  4. Buisspanningsontlasting: Elimineer leidingkrachten die apparatuur uit de lijn trekken

Voor problemen met axiaallagers

  • Vervang versleten druklagercomponenten
  • Controleer de juiste voorspanning en speling van het axiaallager
  • Zorg voor voldoende smering van de oppervlakken van het druklager
  • Controleer of het axiaallager correct is gemonteerd en voorzien van vulplaatjes

Voor procesgerelateerde axiale krachten

  • Cavitatie elimineren: Verhoog de inlaatdruk, verlaag de vloeistoftemperatuur en controleer op inlaatblokkades.
  • Optimaliseer het werkpunt: Pompen en compressoren binnen het ontwerpbereik laten werken
  • Evenwicht hydraulische krachten: Gebruik balansgaten of achtervinnen op de waaiers
  • Anti-overspanningsbeveiliging: Implementeer effectieve overspanningsbeveiliging voor compressoren

Voor mechanische problemen

  • Vervang versleten koppelingen en koppelingscomponenten
  • Losse mechanische verbindingen vastdraaien
  • Controleer de juiste afmetingen van de afstandhouder en vulring
  • Zorg voor een correcte installatie van de koppeling volgens de specificaties van de fabrikant

Beste meetpraktijken

Installatie van de sensor

  • Stevige montage: Gebruik indien mogelijk noppen of lijm in plaats van magneten voor axiale metingen.
  • Controleer de oriëntatie: Zorg ervoor dat de sensor echt parallel aan de as van de as is (niet schuin)
  • Beide uiteinden: Meet axiale trillingen aan zowel de aandrijf- als de niet-aandrijfzijde voor fasevergelijking
  • Nabijheidssondes: Installeer voor kritische apparatuur permanente axiale positiesensoren

Gegevensverzameling

  • Verzamel altijd axiale gegevens samen met horizontale en verticale radiale metingen
  • Faserelaties tussen axiale metingen op verschillende locaties vastleggen
  • Vergelijk axiale tot radiale amplitudeverhoudingen
  • Trend axiale trillingen in de loop van de tijd om ontwikkelende problemen te detecteren

Vergelijking van axiale en radiale trillingen

Belangrijkste verschillen

Aspect Radiale (laterale) trillingen Axiale trillingen
Richting Loodrecht op de as van de schacht Evenwijdig aan de as van de as
Typische amplitude Hoger Lager (meestal < 50% van radiaal)
Primaire oorzaken Onbalans, kromme as, lagerdefecten Verkeerde uitlijning, problemen met het axiaallager, proceskrachten
Diagnostische waarde Algemene staat van de machines Specifiek voor problemen met verkeerde uitlijning en stuwkracht
Monitoring Prioriteit Primaire focus Secundair maar cruciaal voor de diagnose

Industriële toepassingen

Axiale trillingsbewaking is vooral belangrijk bij:

  • Centrifugaalpompen: Hydraulische krachten en cavitatiedetectie
  • Compressoren: Bewaking van druklagers en detectie van pieken
  • Turbines: Axiale turbinebladkrachten en de toestand van het axiaallager
  • Gekoppelde apparatuur: Uitlijningscontrole en koppelingsconditie
  • Procesapparatuur: Stroomconditiebewaking

Hoewel axiale trillingen vaak overschaduwd worden door de meer prominente radiale trillingen, erkennen ervaren trillingsanalisten de cruciale diagnostische waarde ervan. Veel machineproblemen die mogelijk over het hoofd worden gezien door alleen radiale trillingen te onderzoeken, worden duidelijk zichtbaar door axiale trillingspatronen. Dit maakt het een essentieel onderdeel van uitgebreide machineconditiebewakingsprogramma's.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp