Wat is een asscheur? Detectie en diagnose • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is een asscheur? Detectie en diagnose • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is een schachtscheur? Detectie en diagnose

Gepubliceerd door admin op

Inzicht in asscheuren in roterende machines

Definitie: Wat is een schachtscheur?

A schachtscheur Een breuk of discontinuïteit in een roterende as die ontstaat door vermoeiing, spanningsconcentratie of materiaaldefecten. Scheuren beginnen meestal aan het oppervlak en breiden zich loodrecht op de richting van de maximale trekspanning naar binnen uit. Bij roterende machines zijn asscheuren extreem gevaarlijk omdat ze zich binnen enkele uren of dagen kunnen ontwikkelen van een klein, onopvallend gebrek tot een complete asbreuk, wat kan leiden tot catastrofale apparatuurstoringen.

Schachtscheuren produceren een onderscheidend trillingen handtekeningen, met name een karakteristieke 2× (twee keer per omwenteling) component die verschijnt naarmate de scheur zich ontwikkelt. Vroege detectie door trillingsanalyse is van cruciaal belang om een volledige asuitval en de daarmee gepaard gaande veiligheidsrisico's te voorkomen.

Veelvoorkomende oorzaken van schachtscheuren

1. Vermoeidheid door cyclische spanningen

De meest voorkomende oorzaak, vooral bij roterende machines:

  • Buigvermoeidheid: Een roterende as met ongelijkmatige stijfheid of belasting creëert cyclische buigspanning
  • Torsievermoeidheid: Oscillerend koppel in krachtoverbrengingsassen
  • Hoogcyclische vermoeidheid: Miljoenen stresscycli stapelen zich op gedurende de jaren van gebruik
  • Stressconcentratie: Sleutelgaten, gaten, afrondingen en geometrische discontinuïteiten concentreren de spanning

2. Bedrijfsomstandigheden

  • Excessief Onbalans: Hoge centrifugale krachten creëren buigspanning
  • Verkeerde uitlijning: Buigmomenten door verkeerde uitlijning versnellen vermoeidheid
  • Resonantiewerking: Opererend op of nabij kritische snelheden creëert hoge afbuigingen
  • Overbelasting: Werken buiten de ontwerpgrenzen
  • Thermische spanning: Snelle verwarmings-/afkoelingscycli of thermische gradiënten

3. Materiaal- en fabricagefouten

  • Materiële insluitsels: Slak, holtes of vreemd materiaal in het schachtmateriaal
  • Onjuiste warmtebehandeling: Onvoldoende verharding of tempering
  • Bewerkingsfouten: Gereedschapssporen, groeven of krassen die spanningsverhogers veroorzaken
  • Corrosieputcorrosie: Oppervlaktecorrosie waardoor scheurinitiatieplekken ontstaan
  • Piekeren: Bij perspassingsinterfaces of spiebanen

4. Operationele gebeurtenissen

  • Te hoge snelheidsgebeurtenissen: Nood- of accidentele overschrijding van de snelheid die hoge spanningen veroorzaakt
  • Ernstige wrijvingen: Contact genereert hitte en lokale spanningsconcentratie
  • Impactbelasting: Plotselinge belastingen door processtoringen of mechanische schokken
  • Eerdere reparaties: Lassen of bewerken waarbij restspanningen ontstaan

Trillingssymptomen van een gebarsten as

De karakteristieke 2× component

De kenmerkende trillingssignatuur van een gebarsten schacht is een prominente 2× (tweede harmonische) onderdeel:

Waarom ontstaat 2× trilling?

  • Een scheur opent en sluit zich tweemaal per omwenteling terwijl de as roteert
  • Als de scheur onder druk staat (onderkant van de rotatie), is de stijfheid hoger
  • Als de scheur onder spanning staat (bovenkant van de rotatie), gaat de scheur open en is de stijfheid lager
  • Deze verandering van de stijfheid tweemaal per omwenteling creëert een 2× grotere kracht
  • De amplitude van 2× neemt toe naarmate de scheur zich voortplant en de asymmetrie van de stijfheid toeneemt

Extra trillingsindicatoren

  • 1× Wijzigingen: Geleidelijke toename van 1× trilling door veranderde stijfheid en resterende buiging
  • Hogere harmonischen: 3×, 4× kan verschijnen naarmate de ernst van de scheur toeneemt
  • Faseverschuivingen: Fasehoekveranderingen tijdens opstarten/uitlopen of bij verschillende snelheden
  • Snelheidsafhankelijk gedrag: Trillingen kunnen niet-lineair veranderen met de snelheid
  • Temperatuurgevoeligheid: Trillingen kunnen verband houden met thermische uitzetting en het openen/sluiten van scheuren

Opstart-/afbouwkenmerken

  • 2× component vertoont ongebruikelijk gedrag tijdens transiënten
  • Kan twee pieken vertonen in Bode-plot (op de helft van elke kritische snelheid)
  • Faseveranderingen van een 1× component kunnen afwijken van de normale onbalansrespons

Detectiemethoden

Trillingsbewaking

Trendanalyse

  • Monitor de 2X/1X-verhouding in de loop van de tijd
  • Geleidelijke toename van de amplitude met 2× is een waarschuwingssignaal
  • 2X/1X-ratio > 0,5 rechtvaardigt onderzoek
  • Plotselinge veranderingen in het trillingspatroon verdacht

Spectrale analyse

  • Normaal FFT analyse die harmonischen laat zien
  • Vergelijk huidige met historische basislijnspectra
  • Let op de opkomst of groei van 2× piek

Transiënte analyse

  • Watervalpercelen tijdens opstarten/uitrollen
  • Bode-diagrammen die amplitude en fase versus snelheid weergeven
  • Ongebruikelijk gedrag bij kritieke snelheidspassages

Niet-vibrerende methoden

1. Magnetische deeltjesinspectie (MPI)

  • Detecteert scheuren aan het oppervlak en nabij het oppervlak
  • Vereist toegankelijk schachtoppervlak
  • Hoge betrouwbaarheid voor scheurdetectie
  • Onderdeel van routinematige onderhoudsinspecties

2. Ultrasoon onderzoek (UT)

  • Detecteert interne en oppervlaktescheuren
  • Kan scheuren vinden voordat ze trillingssymptomen veroorzaken
  • Vereist specialistische apparatuur en getraind personeel
  • Aanbevolen voor kritische assen

3. Inspectie op kleurstofpenetratie

  • Eenvoudige methode voor het detecteren van oppervlaktescheuren
  • Vereist reiniging en oppervlaktevoorbereiding
  • Handig voor toegankelijke gebieden tijdens stroomuitval

4. Wervelstroomtesten

  • Contactloze oppervlaktescheurdetectie
  • Goed voor geautomatiseerde inspectie
  • Effectief op niet-magnetische en magnetische materialen

Reactie en corrigerende maatregelen

Onmiddellijke acties bij detectie

  1. Verhoog de controlefrequentie: Van maandelijks naar wekelijks of dagelijks
  2. Verminder de operationele ernst: Verlaag de snelheid of belasting indien mogelijk
  3. Plannen afsluiten: Plan reparatie of vervanging zo snel mogelijk in, zodat u een veilige gelegenheid heeft
  4. Een BDE uitvoeren: Bevestig de aanwezigheid van scheuren en beoordeel de ernst ervan
  5. Risicobeoordeling: Bepalen of voortzetting van de werkzaamheden veilig is

Langetermijnoplossingen

  • As vervangen: De meest betrouwbare oplossing voor bevestigde scheuren
  • Reparatie (beperkte gevallen): Sommige scheuren kunnen worden verwijderd door middel van machinale bewerking en het opbouwen met las (hiervoor is een deskundige beoordeling vereist)
  • Grondoorzaakanalyse: Identificeer waarom er een scheur is ontstaan om herhaling te voorkomen
  • Ontwerpwijzigingen: Pak spanningsconcentraties aan, verbeter de materiaalkeuze en pas de bedrijfsomstandigheden aan.

Preventiestrategieën

Ontwerpfase

  • Verwijder scherpe hoeken en stressconcentraties
  • Gebruik royale filletradii bij diameterveranderingen
  • Geef aan welke materialen geschikt zijn voor het stressniveau en de omgeving
  • Voer een eindige elementenspanningsanalyse uit
  • Pas oppervlaktebehandelingen toe (kogelstralen, nitreren) om de vermoeiingsweerstand te verbeteren

Operationele fase

  • Goed onderhouden balanskwaliteit om cyclische buigspanning te minimaliseren
  • Zorg voor een nauwkeurige uitlijning
  • Vermijd werking op kritische snelheden
  • Voorkom overtoerengebeurtenissen
  • Beheers thermische spanningen door middel van een goede warming-up/cooldown

Onderhoudsfase

  • Regelmatige inspecties met behulp van geschikte NDE-methoden
  • Trillingstrendprogramma's om vroege symptomen op te sporen
  • Periodiek balanceren om vermoeiingsspanningen te minimaliseren
  • Corrosiepreventie en coatingonderhoud

Scheurscheuren in de as vormen een van de ernstigste potentiële storingen in roterende machines. De combinatie van trillingsmonitoring (om karakteristieke 2×-signaturen te detecteren) en periodiek niet-destructief onderzoek biedt de beste strategie voor vroege scheurdetectie, waardoor gepland onderhoud mogelijk is voordat catastrofale storingen optreden.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp