Vad är axialvibration i roterande maskiner? • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är axialvibration i roterande maskiner? • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är axialvibration i roterande maskiner?

Publicerad av admin på

Förstå axiella vibrationer i roterande maskiner

Definition: Vad är axiell vibration?

Axiella vibrationer (även kallad longitudinell vibration eller tryckvibration) är den fram-och-tillbaka-rörelsen hos en rotor i en riktning parallell med dess rotationsaxel. Till skillnad från lateral vibration vilket är sidledsrörelse vinkelrätt mot axeln, representerar axiell vibration axelns rörelse in och ut längs sin längd, liknande en kolvs rörelse.

Även om axiell vibration vanligtvis har lägre amplitud än lateral vibration, är den mycket diagnostisk för vissa typer av maskinfel, särskilt feljustering, problem med axiallager och processrelaterade problem i pumpar och kompressorer.

Egenskaper och mätning

Riktning och rörelse

Axial vibration uppstår längs axelns mittlinje:

  • Rörelsen är parallell med axelns rotationsaxel
  • Rotorn rör sig fram och tillbaka som en fram- och återgående rörelse
  • Typiskt mätt vid lagerhus eller axeländar
  • Amplituden är vanligtvis mindre än radiell vibration men mycket signifikant diagnostiskt

Mätningsinställningar

Axial vibration kräver specifik sensormontering:

  • Sensororientering: Accelerometer eller hastighetsgivare monterad parallellt med axeln
  • Typiska platser: På lagerhusens ändkåpor, motorns ändklockor eller axiallagerhus
  • Närhetssonder: Kan mäta axiellt läge direkt vid montering vänd mot axeländens yta
  • Betydelse: Ofta förbisedd men avgörande för fullständig maskindiagnos

Primära orsaker till axial vibration

1. Feljustering (vanligaste orsaken)

Axelfeljustering, särskilt vinkelfeljustering, är den främsta orsaken till axiell vibration:

  • Symptom: Hög 1X eller 2X axiell vibration vid körhastighet
  • Mekanism: Vinkelförskjutning mellan kopplade axlar skapar oscillerande axiella krafter som överförs genom kopplingen
  • Diagnostisk indikator: Axiell vibrationsamplitud > 50% av radiell vibration tyder starkt på feljustering
  • Fasförhållande: Axialvibration vid driv- och icke-drivändarna, vanligtvis 180° ur fas

2. Defekter i axiallager

Problem med axiallager som styr axialaxelns position orsakar karakteristisk axialvibration:

  • Slitage eller skada på axiallagret
  • Otillräcklig förspänning av axiallagret
  • Fel på axiallager som möjliggör för stort axiellt glapp
  • Smörjproblem specifika för axiallager

3. Hydrauliska eller aerodynamiska krafter

Processkrafter i pumpar, kompressorer och turbiner skapar axiella krafter:

  • Pumpkavitation: Ångbubblornas kollaps skapar axiella stötkrafter
  • Obalans i impellern: Asymmetriskt flöde skapar oscillerande axiell dragkraft
  • Axial flödesturbulens: I axiella kompressorer och turbiner
  • Böljande: Kompressorns överspänning skapar våldsamma axiella vibrationer
  • Recirkulation: Icke-designad drift som orsakar flödesinstabilitet

4. Mekanisk glapp

För stora spelrum tillåter axiell rörelse:

  • Slitna axiallagerytor
  • Lösa kopplingskomponenter
  • Otillräcklig axiell begränsning i lagerkonstruktionen
  • Slitna distanser eller shims

5. Kopplingsproblem

Slitage eller felmontering av kopplingen genererar axiella vibrationer:

  • Slitna kuggar på kugghjulskopplingen möjliggör axiell flyt
  • Felaktigt installerade flexibla kopplingar
  • Fel vid kopplingsdistanslängd
  • Universalkopplingsvinklar som skapar axiella kraftkomponenter

6. Problem med termisk tillväxt

Differentiell termisk expansion kan inducera axiella krafter:

  • Rörledningars termiska expansion som trycker/drar på utrustning
  • Ojämn värmetillväxt mellan kopplade maskiner
  • Grundsättning som påverkar axiell uppriktning

Diagnostisk betydelse

Diagnos av feljustering

Axial vibration är den viktigaste indikatorn för att diagnostisera feljustering:

  • Tumregel: Om axialvibration > 50% av radialvibration, misstänk feljustering
  • Frekvensinnehåll: Övervägande 2X för parallell offset-feljustering; 1X och 2X för vinkelfeljustering
  • Fasanalys: 180° fasskillnad mellan axiella mätningar i motsatta ändar bekräftar feljustering
  • Bekräftelse: Hög axiell vibration som minskar avsevärt efter precisionsjustering bekräftar diagnosen

Pump- och kompressordiagnostik

För roterande utrustning som hanterar vätskor:

  • Kavitation: Högfrekvent, slumpmässig axiell vibration med bredbandiga egenskaper
  • Hydraulisk obalans: 1X axiell vibration från asymmetrisk pumphjulsbelastning
  • Svalla: Stor amplitud, lågfrekvent axiell oscillation
  • Bladpasseringsfrekvens: Axialkomponenten vid bladets passeringsfrekvens indikerar flödesproblem

Bedömning av lagerkondition

  • Plötslig ökning av axialvibrationer kan tyda på försämring av axiallagret
  • Axialvibration med defektfrekvenser för axiallagret bekräftar lagerproblemet
  • För hög axiell flytning mätt med närhetsprober indikerar lagerslitage

Acceptabla nivåer och standarder

Allmänna riktlinjer

Medan standarder som ISO 20816 främst behandlar radiell vibration, uttrycks gränsvärden för axiell vibration vanligtvis som:

  • I förhållande till radiell: Axial bör vara < 50% radiell vibration under normala förhållanden
  • Absoluta gränser: Typiskt 25-50% av de radiella vibrationsgränserna för maskinklassen
  • Baslinjejämförelse: Ökningar på 50-100% från baslinjen för utredning av arresteringsorder

Utrustningsspecifika standarder

  • API 610 (centrifugalpumpar): Anger både radiella och axiella vibrationsgränser
  • API 617 (centrifugalkompressorer): Inkluderar kriterier för acceptans av axiella vibrationer
  • Turbomaskineri: Övervakas ofta kontinuerligt med axiella positions- och vibrationssensorer

Korrigerings- och begränsningsmetoder

För feljustering

  1. Precisionsaxeluppriktning: Använd laserjusteringsverktyg för att korrigera vinkel- och parallellförskjutning
  2. Mjuk fotkorrigering: Se till att alla monteringsfötter sitter plant före justering
  3. Termisk tillväxthänsyn: Ta hänsyn till driftstemperaturutvidgning vid uppriktning
  4. Rördragavlastning: Eliminera rörledningskrafter som drar utrustning ur linje

För problem med axiallager

  • Byt ut slitna axiallagerkomponenter
  • Kontrollera korrekt förspänning och spel för axiallagret
  • Säkerställ tillräcklig smörjning av axiallagrenas ytor
  • Kontrollera att axiallagret är korrekt monterat och att shimsen är korrekt monterad

För processrelaterade axiella krafter

  • Eliminera kavitation: Öka inloppstrycket, sänk vätsketemperaturen, kontrollera om det finns blockeringar i inloppet
  • Optimera driftspunkten: Kör pumpar och kompressorer inom konstruktionsområdet
  • Balanserande hydrauliska krafter: Använd balanshål eller bakre skovlar på impellerna
  • Överspänningsskydd: Implementera effektivt överspänningsskydd för kompressorer

För mekaniska problem

  • Byt ut slitna kopplingar och kopplingskomponenter
  • Dra åt lösa mekaniska anslutningar
  • Kontrollera korrekta dimensioner för distansbrickor och shimsbrickor
  • Säkerställ korrekt kopplingsinstallation enligt tillverkarens specifikationer

Bästa praxis för mätning

Installation av givare

  • Fast montering: Använd nitar eller lim istället för magneter för axiella mätningar när det är möjligt.
  • Verifiera orientering: Se till att sensorn är helt parallell med axelns axel (inte i vinkel)
  • Båda ändar: Mät axialvibrationer i både driv- och icke-drivänden för fasjämförelse
  • Närhetssonder: För kritisk utrustning, installera permanenta axiella positionssensorer

Datainsamling

  • Samla alltid in axiella data tillsammans med horisontella och vertikala radiella mätningar.
  • Registrera fasförhållanden mellan axiella mätningar på olika platser
  • Jämför axiella och radiella amplitudförhållanden
  • Trenda axiella vibrationer över tid för att upptäcka problem som utvecklas

Jämförelse av axial vs. radial vibration

Viktiga skillnader

Aspekt Radiell (lateral) vibration Axial vibration
Riktning Vinkelrätt mot axeln Parallellt med axeln
Typisk amplitud Högre Lägre (vanligtvis < 50% av radial)
Primära orsaker Obalans, böjd axel, lagerdefekter Feljustering, problem med axiallager, processkrafter
Diagnostiskt värde Allmänt maskinskick Specifikt för feljustering och dragkraftsproblem
Övervakningsprioritet Primärt fokus Sekundärt men avgörande för diagnos

Industritillämpningar

Axialvibrationsövervakning är särskilt viktig för:

  • Centrifugalpumpar: Hydrauliska krafter och kavitationsdetektering
  • Kompressorer: Övervakning av axiallager och överspänningsdetektering
  • Turbiner: Axiella turbinbladkrafter och axiallagrets tillstånd
  • Kopplad utrustning: Verifiering av justering och kopplingsförhållanden
  • Processutrustning: Övervakning av flödesförhållanden

Medan axialvibrationer ofta överskuggas av de mer framträdande radialvibrationerna, inser erfarna vibrationsanalytiker dess kritiska diagnostiska värde. Många maskinproblem som kan missas genom att enbart undersöka radialvibrationer avslöjas tydligt av axiella vibrationsmönster, vilket gör dem till en viktig del av omfattande program för övervakning av maskiners tillstånd.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp