Inzicht in ventilatordefecten
Definitie: Wat zijn ventilatordefecten?
Ventilatordefecten zijn storingen in industriële ventilatoren en blowers, waaronder schade aan de bladen (scheuren, erosie, opbouw), onevenwicht door materiaalverlies of -accumulatie, aerodynamische instabiliteiten (stilstand, schommelingen), structurele problemen (losse bladen, gescheurde naven) en lager-/aandrijfstoringen. Deze defecten creëren karakteristieke trillingen patronen gedomineerd door bladpassfrequentie en de harmonischen daarvan, samen met 1× onbalanstrillingen en laagfrequente aerodynamische pulsaties.
Ventilatoren zijn alomtegenwoordig in industriële installaties (HVAC, proceskoeling, verbrandingslucht, materiaalverwerking) en storingen kunnen de productie, veiligheid (ventilatie) en energie-efficiëntie beïnvloeden. Inzicht in ventilatorspecifieke defecten en monitoringtechnieken maken effectief onderhoud mogelijk en voorkomen catastrofale bladstoringen.
Veelvoorkomende ventilatordefecten
1. Schade aan het blad en erosie
Materiaalopbouw
- Oorzaak: Stof, aanslag of procesmateriaal dat zich ophoopt op de messen
- Effect: Creëert massa-onevenwicht, verandert aerodynamica
- Symptoom: Toenemende trilling van 1× in de loop van de tijd
- Veel voorkomend in: Ventilatoren voor materiaalverwerking, ventilatoren voor procesafzuiging
- Oplossing: Periodieke reiniging, stroomopwaartse filtratie
Erosie en slijtage
- Oorzaak: Schurende deeltjes slijten de oppervlakken van het blad
- Effect: Materieel verlies dat onevenwicht en prestatievermindering veroorzaakt
- Patroon: Meestal asymmetrisch (voorrand meer dan achterrand)
- Detectie: 1× trillingstoename, verminderde prestaties
Corrosie
- Chemische aantasting van het bladmateriaal
- Veroorzaakt putcorrosie en materiaalverlies
- Vermindert de sterkte van het blad
- Kan leiden tot scheuren en bladfalen
Scheuren in het blad
- Locaties: Bladwortel (naafbevestiging), voorrand, lasverbindingen
- Oorzaken: Vermoeidheid, corrosie, impact, trillingen
- Symptomen: Veranderend trillingspatroon, mogelijk 2× component
- Gevaar: Kan leiden tot volledige scheiding van het blad
Ontbrekende of gebroken messen
- Ernstige onbalans door asymmetrische bladconfiguratie
- Zeer hoge 1× trillingen
- Abnormaal patroon van de bladpassagefrequentie
- Onmiddellijke uitschakeling en reparatie vereist
2. Onbalans
Het meest voorkomende probleem met ventilatorvibraties:
- Bronnen: Opbouw, erosie, productietoleranties, bladschade
- Handtekening: 1× synchrone trilling
- Correctie: Veldbalancering vaak effectief
- Terugkerend: Het kan nodig zijn de grondoorzaak aan te pakken (erosie, opbouwbronnen)
3. Aerodynamische instabiliteiten
Kraam
- Luchtstroomscheiding van bladoppervlakken bij afwijkende omstandigheden
- Willekeurige, turbulente stroming die breedbandige trillingen veroorzaakt
- Verminderde efficiëntie en prestaties
- Veel voorkomend bij lage stroomsnelheden of hoge inlaatweerstand
Golf
- Periodieke omkering van de stroming in het systeem
- Zeer lage frequentie (< 5 Hz) ernstige pulsaties
- Kan de ventilator en de luchtkanalen beschadigen
- Vereist systeemaanpassingen om te elimineren
4. Structurele en mechanische problemen
- Losse messen: Stelschroeven of lassen zijn defect, meerdere harmonischen
- Gebarsten naaf: Het falen van de hubstructuur kan catastrofaal zijn
- Versleten as: Zorgt ervoor dat het ventilatorwiel kan verschuiven, waardoor er speling ontstaat
- Behuizingsresonantie: Ventilatorbehuizing of luchtkanaal resoneert bij BPF of harmonischen
5. Problemen met aandrijving en lagers
- Problemen met de riemaandrijving (slijtage, verkeerde uitlijning, spanning)
- Lagerstoringen (komen vaak voor in vuile/hete omgevingen)
- Koppelingsproblemen (verkeerde uitlijning, slijtage)
- Motordefecten die de werking van de ventilator beïnvloeden
Trillingskarakteristieken
Bladpassfrequentie (BPF)
De belangrijkste ventilatorspecifieke frequentie:
- Berekening: BPF = Aantal bladen × RPM / 60
- Voorbeeld: 12-bladige ventilator bij 1200 tpm → BPF = 240 Hz
- Normale amplitude: Afhankelijk van het type ventilator (axiale ventilatoren hoger dan centrifugaalventilatoren)
- Verhoogde BPF: Schade aan het blad, problemen met de speling, aerodynamische problemen
- Harmonischen: 2×BPF, 3×BPF duiden op problemen met het blad of resonanties
Onbalans (1×)
- Meest voorkomende component met hoge amplitude
- Neemt toe bij opbouw of erosie
- Te corrigeren door balanceren
- Kan terugkeren als de grondoorzaak niet wordt aangepakt
Aerodynamische pulsaties
- Kraam: Breedbandtoename, willekeurige schommelingen
- Golf: 1-5 Hz ernstige pulsaties
- Turbulentie: Breedband laagfrequent (10-100 Hz)
Fan-specifieke overwegingen
Ventilatortypen en defectpatronen
Centrifugaalventilatoren
- Onbalans is het meest voorkomende probleem
- BPF heeft doorgaans een matige amplitude
- Ophoping op naar achteren gebogen bladen komt vaak voor
- Problemen met afdichtingen en lagers door procesverontreiniging
Axiale ventilatoren
- Hogere BPF-amplitudes normaal
- Kritische speling van de bladpunt
- Aerodynamische instabiliteiten komen vaker voor
- Bladvermoeidheid door wisselende aerodynamische belastingen
Geïnduceerde trekventilatoren (ID)
- Ernstige erosie door vliegas en deeltjes
- Hoge temperaturen beïnvloeden materialen
- Corrosieve omgevingen
- Regelmatig herbalanceren vereist
Diagnostische strategie
Eerste beoordeling
- Meet de algehele trillingen bij lagers
- Voer FFT-analyse uit om dominante frequenties te identificeren
- Controleer op 1× (onbalans), BPF (problemen met het blad), lagerfrequenties
- Prestaties beoordelen (stroom, druk)
- Visuele inspectie indien toegankelijk
Probleemidentificatie
- Hoog 1×: Onbalans → balanceren of ventilator schoonmaken
- Hoge BPF: Schade aan het blad, spelingsproblemen → inspecteer de bladen
- Breedband: Cavitatie of stall → controleer het werkpunt
- Lage frequentie: Overstroming of recirculatie → systeemaanpassing
- Lagerfrequenties: Lagerslijtage → lagers vervangen
Preventie en onderhoud
Evenwicht
- Veldbalansventilatorwielen ter plaatse
- Opnieuw balanceren na reiniging of reparatie van het mes
- Gebruik klem- of boutgewichten voor verstelbaarheid
- Documenteer balansgewichten ter referentie
Inspectie en reiniging
- Periodieke inspectie op opbouw, erosie en schade
- Maak de messen schoon tijdens stroomuitval
- Controleer de veiligheid van de mesbevestiging
- Zoek naar scheuren, vooral bij de wortels van het blad
Bedrijfspraktijken
- Werk indien mogelijk in de buurt van het ontwerppunt
- Vermijd langdurige werking bij extreme omstandigheden (zeer hoge of zeer lage stroomsnelheid)
- Controleer de inlaatcondities (minimaliseer turbulentie)
- Implementeer beschermende coatings voor erosieve/corrosieve toepassingen
Ventilatordefecten combineren mechanische problemen die kenmerkend zijn voor alle roterende apparatuur met aerodynamische problemen die uniek zijn voor ventilatoren. De frequentiekarakteristiek van de schoepen, gecombineerd met standaard trillingsanalysetechnieken, maakt effectieve ventilatorconditiebewaking mogelijk en stuurt onderhoudsbeslissingen voor deze kritieke luchtverplaatsende machines in industriële installaties.