Inzicht in radiale trillingen in roterende machines

Apparaten

Draagbare balancer & Trillingsanalyzer Balanset-1A

Onderdelen

Optische sensor (Lasertachometer)

Complete vibratiediagnose- en balanceerset van Vibromera, inclusief vier vibratiesensoren met kabels, een signaalinterfacemodule, lasertachometer met magneetstatief, digitale weegschaal, USB-kabel en een draagtas. Het systeem is ontworpen voor het balanceren van rotoren in het veld en voor conditiebewaking van industriële apparatuur.

Apparaten

Magnetische standaard afmeting-60-kgf

Onderdelen

Dynamische balancer "Balanset-1A" OEM

Definitie: Wat is radiale trilling?

Radiale trilling is de beweging van een roterende as loodrecht op zijn rotatieas, die zich vanuit het middelpunt naar buiten uitstrekt als de stralen van een cirkel. De term "radiaal" verwijst naar elke richting die vanuit de hartlijn van de as uitstraalt, en omvat zowel horizontale (van links naar rechts) als verticale (van boven naar beneden) beweging. Radiale trilling is synoniem met laterale trilling of dwarse trillingen en vertegenwoordigt de meest gemeten en gecontroleerde vorm van trillingen in roterende machines.

Bij praktische toepassingen worden radiale trillingen doorgaans gemeten in twee loodrechte richtingen (horizontaal en verticaal) op elke lagerlocatie. Zo ontstaat een compleet beeld van de beweging van de as loodrecht op de as.

Meetinstructies

Horizontale radiale trilling

Horizontale trillingen worden gemeten in de zijwaartse richting:

Loodrecht op de as van de schacht en parallel aan de grond/vloer
Vaak de meest toegankelijke meetlocatie
Toont doorgaans de effecten van zwaartekracht, asymmetrie van de funderingsstijfheid en horizontale krachtfuncties
Standaard meetoriëntatie voor de meeste trillingsbewakingsprogramma's

Verticale radiale trilling

Verticale trillingen worden gemeten in op-en-neergaande richting:

Loodrecht op de as van de schacht en loodrecht op de grond/vloer
Beïnvloed door de zwaartekracht en het gewicht van de rotor
Vaak hogere amplitude dan horizontaal vanwege het rotorgewicht dat asymmetrische stijfheid creëert
Van cruciaal belang voor het detecteren van problemen in verticaal georiënteerde machines (verticale pompen, motoren)

Algemene radiale trilling

De totale radiale trilling kan worden berekend als de vectorsom van de horizontale en verticale componenten:

Radiaal Totaal = √(Horizontaal² + Verticaal²)
Geeft de werkelijke bewegingsgrootte weer, ongeacht de richting
Nuttig voor beoordelingen van de ernst op basis van één getal

Primaire oorzaken van radiale trillingen

Radiale trillingen ontstaan door krachten die loodrecht op de as van de as werken:

1. Onbalans (Dominante oorzaak)

Onbalans is de meest voorkomende bron van radiale trillingen in roterende machines:

Creëert centrifugale kracht door te roteren met assnelheid (1X)
Krachtgrootte evenredig met onevenwichtsmassa, straal en snelheid in het kwadraat
Produceert cirkelvormige of elliptische schachtbaan
Corrigeerbaar door balanceren procedures

2. Verkeerde uitlijning

Schachtafwijking tussen gekoppelde machines creëert zowel radiale als axiale trilling:

Voornamelijk 2X (twee keer per omwenteling) radiale trilling
Genereert ook 1X, 3X en hogere harmonischen
Hoge axiale trillingen gaan gepaard met radiale trillingen
Faserelaties tussen lagers diagnostisch voor het type verkeerde uitlijning

3. Mechanische defecten

Verschillende mechanische problemen veroorzaken karakteristieke radiale trillingspatronen:

Lagerdefecten: Hoogfrequente stoten bij lagerbreukfrequenties
Gebogen of gebogen schacht: 1X trilling vergelijkbaar met onbalans, maar zelfs aanwezig bij langzame rol
Losheid: Meervoudige harmonischen (1X, 2X, 3X) met niet-lineair gedrag
Scheuren: 1X en 2X trillingen met veranderingen tijdens opstarten/afsluiten
Wrijven: Subsynchrone en synchrone componenten

4. Aerodynamische en hydraulische krachten

Proceskrachten in pompen, ventilatoren en compressoren creëren radiale krachten:

Doorlaatfrequentie van de bladen (aantal bladen × toerental)
Hydraulische onbalans door asymmetrische stroming
Wervelafscheiding en stromingsturbulentie
Recirculatie en off-design werking

5. Resonantieomstandigheden

Bij gebruik in de buurt kritische snelheden, radiale trillingen worden dramatisch versterkt:

De natuurlijke frequentie valt samen met de dwingende frequentie
Amplitude alleen beperkt door systeem demping
Potentieel voor catastrofale trillingsniveaus
Vereist voldoende scheidingsmarges in het ontwerp

Meetnormen en parameters

Meeteenheden

Radiale trillingen kunnen worden uitgedrukt in drie gerelateerde parameters:

Verplaatsing: Werkelijke bewegingsafstand (micrometers µm, mils). Gebruikt voor metingen met lagesnelheidsmachines en naderingssondes.
Snelheid: Veranderingssnelheid van de verplaatsing (mm/s, in/s). Meest gebruikelijk voor algemene industriële machines, basis voor ISO-normen.
Versnelling: Veranderingssnelheid (m/s², g). Gebruikt voor hoogfrequente metingen en detectie van lagerdefecten.

Internationale normen

De ISO 20816-serie biedt grenswaarden voor de ernst van radiale trillingen:

ISO 20816-1: Algemene richtlijnen voor de evaluatie van machinetrilling
ISO 20816-3: Specifieke criteria voor industriële machines > 15 kW
Ernstzones: A (goed), B (acceptabel), C (onvoldoende), D (onacceptabel)
Meetlocatie: Meestal op lagerhuizen in radiale richtingen

Industriespecifieke normen

API 610: Radiale trillingslimieten van centrifugaalpompen
API 617: Trillingscriteria voor centrifugaalcompressoren
API 684: Rotordynamiekanalyseprocedures voor radiale trillingsvoorspelling
NEMA MG-1: Trillingslimieten voor elektromotoren

Monitoring- en diagnostische technieken

Routinematige monitoring

Standaard trillingsbewakingsprogramma's meten radiale trillingen:

Routegebaseerde verzameling: Periodieke metingen met vaste tussenpozen (maandelijks, per kwartaal)
Algemene trend: Volg de totale trillingsamplitude in de tijd
Alarmlimieten: Ingesteld op basis van ISO- of apparatuurspecifieke normen
Vergelijking: Huidig versus basislijn, horizontaal versus verticaal

Geavanceerde analyse

Gedetailleerde radiale trillingsanalyse biedt diagnostische informatie:

FFT-analyse: Frequentiespectrum met trillingscomponenten
Tijdgolfvorm: Trillingssignaal in de loop van de tijd dat transiënten en modulatie onthult
Faseanalyse: Tijdsrelaties tussen meetpunten
Baananalyse: Bewegingspatronen van de as-middenlijn
Envelopanalyse: Hoogfrequente demodulatie voor het detecteren van lagerdefecten

Continue monitoring

Kritische apparatuur beschikt vaak over een permanente radiale trillingsbewaking:

Naderingssondes voor directe meting van asbewegingen
Vast gemonteerde accelerometers op lagerhuizen
Realtime trends en alarmeringen
Automatische integratie van het beschermingssysteem

Horizontale versus verticale verschillen

Typische amplituderelaties

Bij veel machines is de verticale radiale trilling groter dan de horizontale:

Zwaartekrachteffect: Rotorgewicht creëert statische afbuiging, wat de verticale stijfheid beïnvloedt
Asymmetrische stijfheid: Fundering en ondersteunende constructies zijn vaak horizontaal stijver
Typische verhouding: Verticale trillingen 1,5-2× horizontaal zijn gebruikelijk
Effect van het evenwichtsgewicht: Correctiegewichten die aan de onderkant van de rotor zijn geplaatst (gemakkelijk bereikbaar) verminderen bij voorkeur verticale trillingen

Diagnostische verschillen

Onevenwicht: Kan sterker in één richting zichtbaar zijn, afhankelijk van de locatie van het onevenwicht
Losheid: Vertoont vaak een niet-lineariteit die meer uitgesproken is in verticale richting
Stichtingsproblemen: Verticale trillingen gevoeliger voor funderingsverslechtering
Verkeerde uitlijning: Kan er verschillend uitzien in horizontale en verticale richting, afhankelijk van het type verkeerde uitlijning

Relatie tot rotordynamiek

Radiale trillingen zijn van cruciaal belang rotordynamiek analyse:

Kritische snelheden

Radiale natuurlijke frequenties bepalen kritische snelheden
De eerste kritische snelheid komt doorgaans overeen met de eerste radiale buigmodus
Campbell-diagrammen radiaal trillingsgedrag versus snelheid voorspellen
Scheidingsmarges van kritische snelheden voorkomen overmatige radiale trillingen

Modusvormen

Elke radiale trillingsmodus heeft een karakteristieke afbuigingsvorm
Eerste modus: eenvoudige boogbuiging
Tweede modus: S-curve met knooppunt
Hogere modi: steeds complexere patronen

Balancerende overwegingen

Balanceren is gericht op het verminderen van radiale trillingen bij 1X frequentie
Invloedcoëfficiënten correctiegewichten relateren aan veranderingen in radiale trillingen
Optimale correctievlaklocaties op basis van radiale modusvormen

Correctie- en controlemethoden

Voor onbalans

Veldbalancering met behulp van draagbare analysers
Enkelvlaks of tweevlaksbalancering procedures
Precisie-werkplaatsbalancering voor kritische componenten

Voor mechanische problemen

Precieze uitlijning om verkeerde uitlijning te corrigeren
Lagervervanging bij lagerdefecten
Losse onderdelen vastdraaien
Fundering repareren bij structurele problemen
As rechtzetten of vervangen van kromme assen

Voor resonantieproblemen

Snelheidsveranderingen om kritische snelheidsbereiken te vermijden
Stijfheidsaanpassingen (asdiameter, veranderingen in lagerlocatie)
Verbeteringen in de demping (squeeze film dempers, lagerselectie)
Massa verandert om natuurlijke frequenties te verschuiven

Belang bij voorspellend onderhoud

Radiale trillingsbewaking is de hoeksteen van voorspellende onderhoudsprogramma's:

Vroegtijdige foutdetectie: Veranderingen in radiale trillingen gaan weken of maanden vooraf aan storingen
Trending: Geleidelijke stijgingen duiden op zich ontwikkelende problemen
Foutdiagnose: Frequentie-inhoud identificeert specifieke fouttypen
Beoordeling van de ernst: Amplitude geeft de ernst en urgentie van het probleem aan
Onderhoudsplanning: Onderhoud op basis van conditie in plaats van tijd
Kostenbesparingen: Voorkomt catastrofale storingen en optimaliseert onderhoudsintervallen

Radiale trillingen vormen de belangrijkste trillingsmeting bij roterende machines. Ze verschaffen essentiële informatie over de staat van de apparatuur en zijn daarom onmisbaar voor een betrouwbare, veilige en efficiënte werking van industriële roterende apparatuur.

← Terug naar hoofdindex

Wat zijn radiale trillingen in roterende machines?

Gepubliceerd door admin op oktober 31, 2025 oktober 31, 2025