Čo sú to axiálne vibrácie v rotujúcich strojoch? • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" na dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov Čo sú to axiálne vibrácie v rotujúcich strojoch? • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" na dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov

Čo je to axiálne vibrovanie v rotujúcich strojoch?

Publikované používateľom admin dňa

Pochopenie axiálnych vibrácií v rotujúcich strojoch

Definícia: Čo je to axiálne vibrovanie?

Axiálne vibrácie (tiež nazývané pozdĺžne vibrácie alebo ťahové vibrácie) je pohyb tam a späť rotor v smere rovnobežnom s jeho osou otáčania. Na rozdiel od bočné vibrácie čo je pohyb zo strany na stranu kolmý na hriadeľ, axiálne vibrácie predstavujú pohyb hriadeľa dovnútra a von pozdĺž jeho dĺžky, podobne ako pohyb piestu.

Hoci majú axiálne vibrácie zvyčajne nižšiu amplitúdu ako priečne vibrácie, sú vysoko diagnostické pre určité typy porúch strojov, najmä nesprávne zarovnanie, problémy s axiálnymi ložiskami a problémy súvisiace s procesmi v čerpadlách a kompresoroch.

Charakteristiky a meranie

Smer a pohyb

Axiálne vibrácie sa vyskytujú pozdĺž stredovej osi hriadeľa:

  • Pohyb je rovnobežný s osou otáčania hriadeľa
  • Rotor sa pohybuje tam a späť ako vratný pohyb
  • Typicky sa meria na ložiskových telesách alebo koncoch hriadeľov
  • Amplitúda je zvyčajne menšia ako radiálna vibrácia, ale diagnosticky veľmi významná.

Nastavenie merania

Axiálne vibrácie vyžadujú špecifickú montáž snímača:

  • Orientácia senzora: Akcelerometer alebo snímač rýchlosti namontovaný rovnobežne s osou hriadeľa
  • Typické lokality: Na koncových krytoch ložiskových puzdier, koncových zvonoch motora alebo puzdrách axiálnych ložísk
  • Sondy priblíženia: Možnosť merania axiálnej polohy priamo pri montáži smerom k čelnej ploche hriadeľa
  • Dôležitosť: Často prehliadané, ale kľúčové pre kompletnú diagnostiku strojov

Primárne príčiny axiálnych vibrácií

1. Nesprávne zarovnanie (najčastejšia príčina)

Nesúososť hriadeľa, najmä uhlové vychýlenie, je hlavnou príčinou axiálnych vibrácií:

  • Príznak: Vysoká 1X alebo 2X axiálna vibrácia pri bežnej rýchlosti
  • Mechanizmus: Uhlové posunutie medzi spojenými hriadeľmi vytvára oscilujúce axiálne sily prenášané cez spojku
  • Diagnostický indikátor: Amplitúda axiálnych vibrácií > 50% alebo radiálnych vibrácií silne naznačuje nesprávne zarovnanie
  • Fázový vzťah: Axiálne vibrácie na hnacom a nepoháňanom konci sú typicky fázovo mimo fázy o 180°

2. Vady axiálneho ložiska

Problémy s axiálnymi ložiskami, ktoré ovládajú polohu axiálneho hriadeľa, spôsobujú charakteristické axiálne vibrácie:

  • Opotrebovanie alebo poškodenie axiálneho ložiska
  • Nedostatočné predpätie axiálneho ložiska
  • Porucha axiálneho ložiska spôsobujúca nadmernú axiálnu vôľu
  • Problémy s mazaním špecifické pre axiálne ložiská

3. Hydraulické alebo aerodynamické sily

Procesné sily v čerpadlách, kompresoroch a turbínach vytvárajú axiálne sily:

  • Kavitácia čerpadla: Kolaps bublín pary vytvára axiálne rázové sily
  • Nevyváženosť obežného kolesa: Asymetrický tok vytvára oscilujúci axiálny ťah
  • Turbulencia axiálneho prúdenia: V axiálnych kompresoroch a turbínach
  • Prudký nárast: Prudký nápor kompresora vytvára silné axiálne vibrácie
  • Recirkulácia: Prevádzka mimo projektovej úrovne spôsobujúca nestabilitu prúdenia

4. Mechanická uvoľnenosť

Nadmerné vôle umožňujú axiálny pohyb:

  • Opotrebované povrchy axiálnych ložísk
  • Voľné spojovacie komponenty
  • Nedostatočné axiálne upevnenie v konštrukcii ložiska
  • Opotrebované dištančné podložky alebo podložky

5. Problémy so spojením

Opotrebovanie alebo nesprávna inštalácia spojky spôsobuje axiálne vibrácie:

  • Opotrebované zuby ozubenej spojky umožňujúce axiálny pohyb
  • Nesprávne nainštalované flexibilné spojky
  • Chyby dĺžky rozpery spojky
  • Uhly univerzálneho kĺbu vytvárajúce zložky axiálnej sily

6. Problémy s tepelným rastom

Rozdielna tepelná rozťažnosť môže vyvolať axiálne sily:

  • Tepelná rozťažnosť potrubia pri tlačení/ťahaní zariadení
  • Nerovnomerný tepelný rast medzi spojenými strojmi
  • Sadnutie základov ovplyvňujúce axiálne usporiadanie

Diagnostický význam

Diagnostika nesprávneho zarovnania

Axiálne vibrácie sú kľúčovým indikátorom diagnostiky nesprávneho zarovnania:

  • Pravidlo: Ak sú axiálne vibrácie väčšie ako 50% alebo radiálne vibrácie, existuje podozrenie na nesprávne zarovnanie.
  • Frekvenčný obsah: Prevažne 2X pre paralelné odsadenie; 1X a 2X pre uhlové odsadenie
  • Fázová analýza: Fázový rozdiel 180° medzi axiálnymi meraniami na opačných koncoch potvrdzuje nesprávne zarovnanie
  • Potvrdenie: Vysoká axiálna vibrácia, ktorá sa výrazne zníži po presnom zarovnaní a potvrdení diagnózy

Diagnostika čerpadiel a kompresorov

Pre rotačné zariadenia manipulujúce s kvapalinami:

  • Kavitácia: Vysokofrekvenčné, náhodné axiálne vibrácie so širokopásmovými charakteristikami
  • Hydraulická nevyváženosť: 1X axiálne vibrácie z asymetrického zaťaženia obežného kolesa
  • Prepätie: Axiálne kmitanie s veľkou amplitúdou a nízkou frekvenciou
  • Frekvencia prechodu čepele: Axiálna zložka pri frekvencii prechodu lopatky naznačuje problémy s prúdením

Posúdenie stavu ložiska

  • Náhle zvýšenie axiálnych vibrácií môže naznačovať opotrebovanie axiálneho ložiska
  • Axiálne vibrácie s frekvenciami defektov axiálneho ložiska potvrdzujú problém s ložiskom
  • Nadmerné axiálne vznášanie merané bezdotykovými sondami naznačuje opotrebovanie ložiska

Prijateľné úrovne a štandardy

Všeobecné pokyny

Zatiaľ čo normy ako ISO 20816 sa primárne zaoberajú radiálnymi vibráciami, limity axiálnych vibrácií sa zvyčajne vyjadrujú ako:

  • Relatívne k radiálnemu: Axiálne by malo byť < 50% radiálnych vibrácií za normálnych podmienok
  • Absolútne limity: Typicky 25-50% limitov radiálnych vibrácií pre triedu stroja
  • Porovnanie základných údajov: Zvýšenie o 50-100% oproti základnému vyšetrovaniu zatykača

Normy špecifické pre zariadenia

  • API 610 (Odstredivé čerpadlá): Určuje limity radiálnych aj axiálnych vibrácií
  • API 617 (Odstredivé kompresory): Zahŕňa kritériá akceptácie axiálnych vibrácií
  • Turbínové stroje: Často sa monitoruje nepretržite pomocou senzorov axiálnej polohy a vibrácií

Metódy korekcie a zmiernenia

Pre nesprávne zarovnanie

  1. Presné zarovnanie hriadeľa: Na korekciu uhlového a rovnobežného vychýlenia použite laserové zarovnávacie nástroje
  2. Mäkká korekcia chodidla: Pred zarovnaním sa uistite, že všetky montážne nožičky sú v rovine
  3. Úvaha o tepelnom raste: Zohľadnite rozťažnosť pri prevádzkovej teplote pri zarovnávaní
  4. Odľahčenie potrubia: Eliminujte sily v potrubí, ktoré vychyľujú zariadenie z osi

Pre problémy s axiálnymi ložiskami

  • Vymeňte opotrebované komponenty axiálneho ložiska
  • Skontrolujte správne predpätie a vôle axiálneho ložiska
  • Zabezpečte dostatočné mazanie povrchov axiálnych ložísk
  • Skontrolujte správnu inštaláciu axiálneho ložiska a podložky

Pre axiálne sily súvisiace s procesom

  • Odstránenie kavitácie: Zvýšte vstupný tlak, znížte teplotu kvapaliny, skontrolujte, či nie je vstup upchatý
  • Optimalizácia prevádzkového bodu: Prevádzkovať čerpadlá a kompresory v rámci projektovaného rozsahu
  • Vyváženie hydraulických síl: Použite vyvažovacie otvory alebo spätné lopatky na obežných kolesách
  • Prepäťová ochrana: Zaveďte účinnú ochranu pred prepätím pre kompresory

Pre mechanické problémy

  • Vymeňte opotrebované spojky a komponenty spojky
  • Utiahnite uvoľnené mechanické spoje
  • Skontrolujte správne rozmery dištančných podložiek a podložiek
  • Zabezpečte správnu inštaláciu spojky podľa špecifikácií výrobcu

Najlepšie postupy merania

Inštalácia snímača

  • Pevná montáž: Ak je to možné, na axiálne merania používajte radšej čapy alebo lepidlo ako magnety.
  • Overte orientáciu: Uistite sa, že snímač je skutočne rovnobežný s osou hriadeľa (nie pod uhlom).
  • Oba konce: Zmerajte axiálne vibrácie na hnacom aj nepoháňanom konci pre porovnanie fáz
  • Sondy priblíženia: Pre kritické zariadenia nainštalujte permanentné snímače axiálnej polohy

Zber údajov

  • Vždy zhromažďujte axiálne údaje spolu s horizontálnymi a vertikálnymi radiálnymi meraniami
  • Zaznamenajte fázové vzťahy medzi axiálnymi meraniami na rôznych miestach
  • Porovnajte pomery axiálnej a radiálnej amplitúdy
  • Sledovanie trendu axiálnych vibrácií v priebehu času na odhalenie vyvíjajúcich sa problémov

Porovnanie axiálnych a radiálnych vibrácií

Kľúčové rozdiely

Aspekt Radiálne (laterálne) vibrácie Axiálne vibrácie
Smer Kolmo na os hriadeľa Rovnobežne s osou hriadeľa
Typická amplitúda Vyššia Nižšie (zvyčajne < 50% radiálneho)
Primárne príčiny Nevyváženosť, ohnutý hriadeľ, chyby ložísk Nesprávne zarovnanie, problémy s axiálnymi ložiskami, procesné sily
Diagnostická hodnota Všeobecný stav strojov Špecifické pre problémy s nesprávnym zarovnaním a ťahom
Priorita monitorovania Primárne zameranie Sekundárne, ale kritické pre diagnózu

Priemyselné aplikácie

Monitorovanie axiálnych vibrácií je obzvlášť dôležité pre:

  • Odstredivé čerpadlá: Detekcia hydraulických síl a kavitácie
  • Kompresory: Monitorovanie axiálnych ložísk a detekcia prepätia
  • Turbíny: Axiálne sily na lopatkách turbíny a stav axiálnych ložísk
  • Pripojené zariadenie: Overenie zarovnania a stav spojenia
  • Procesné zariadenie: Monitorovanie stavu prietoku

Hoci axiálne vibrácie sú často zatienené výraznejšími radiálnymi vibráciami, skúsení analytici vibrácií si uvedomujú ich kritickú diagnostickú hodnotu. Mnohé problémy so strojmi, ktoré by sa mohli prehliadnuť skúmaním samotných radiálnych vibrácií, sú jasne odhalené vzormi axiálnych vibrácií, vďaka čomu sú nevyhnutnou súčasťou komplexných programov monitorovania stavu strojov.

← Späť na hlavný index

Kategórie:
WhatsApp