Vad är radiell vibration 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 radiell vibration 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 radiell vibration i roterande maskiner?

Publicerad av admin på

Förstå radiell vibration i roterande maskiner

Definition: Vad är radiell vibration?

Radiell vibration är rörelsen hos en roterande axel vinkelrät mot dess rotationsaxel och sträcker sig utåt från centrum likt radierna i en cirkel. Termen "radiell" avser vilken riktning som helst som strålar ut från axelns mittlinje och omfattar både horisontell (sida till sida) och vertikal (upp- och ner) rörelse. Radiell vibration är synonymt med lateral vibration eller transversell vibration och representerar den vanligast uppmätta och övervakade formen av vibration i roterande maskiner.

I praktiska tillämpningar mäts radiell vibration vanligtvis i två vinkelräta riktningar – horisontellt och vertikalt – vid varje lagerplats för att ge en fullständig bild av axelns rörelse vinkelrätt mot dess axel.

Mätanvisningar

Horisontell radiell vibration

Horisontell vibration mäts i sidled:

  • Vinkelrätt mot axelns axel och parallellt med marken/golvet
  • Ofta den mest tillgängliga mätplatsen
  • Visar vanligtvis effekter av gravitation, asymmetri i grundstyvheten och horisontella kraftfunktioner
  • Standardmätorientering för de flesta vibrationsövervakningsprogram

Vertikal radiell vibration

Vertikal vibration mäts i upp- och nedåtriktning:

  • Vinkelrätt mot axeln och vinkelrätt mot marken/golvet
  • Påverkad av gravitation och rotorns vikt
  • Ofta högre amplitud än horisontell på grund av rotorns vikt som skapar asymmetrisk styvhet
  • Avgörande för att upptäcka problem i vertikalt orienterade maskiner (vertikala pumpar, motorer)

Total radiell vibration

Den totala radiella vibrationen kan beräknas som vektorsumman av horisontella och vertikala komponenter:

  • Radiell total = √(Horisontell² + Vertikal²)
  • Representerar den faktiska rörelsestorleken oavsett riktning
  • Användbart för allvarlighetsbedömningar med ett enda nummer

Primära orsaker till radiell vibration

Radiell vibration genereras av krafter som verkar vinkelrätt mot axelns axel:

1. Obalans (Dominerande orsak)

Obalans är den vanligaste källan till radiell vibration i roterande maskiner:

  • Skapar centrifugalkraft som roterar med axelhastighet (1X)
  • Kraftstorlek proportionell mot obalanserad massa, radie och hastighet i kvadrat
  • Producerar cirkulär eller elliptisk axelomloppsbana
  • Korrigerbar genom balansering procedurer

2. Feljustering

Axelfeljustering mellan kopplade maskiner skapar både radiella och axiell vibration:

  • Primärt 2X (två gånger per varv) radiell vibration
  • Genererar även 1X, 3X och högre övertoner
  • Hög axiell vibration åtföljer radiell vibration
  • Fasförhållanden mellan lager diagnostik för feljusteringstyp

3. Mekaniska defekter

Olika mekaniska problem producerar karakteristiska radiella vibrationsmönster:

  • Lagerfel: Högfrekventa stötar vid lagerfelfrekvenser
  • Böjd eller böjd axel: 1X vibration liknande obalans men förekommer även vid långsam rullning
  • Löshet: Flera övertoner (1X, 2X, 3X) med icke-linjärt beteende
  • Sprickor: 1X och 2X vibration med förändringar vid start/avstängning
  • Gnuggningar: Subsynkrona och synkrona komponenter

4. Aerodynamiska och hydrauliska krafter

Processkrafter i pumpar, fläktar och kompressorer skapar radiell kraft:

  • Bladpasseringsfrekvens (antal blad × varv/min)
  • Hydraulisk obalans från asymmetriskt flöde
  • Virvelavgivning och flödesturbulens
  • Recirkulation och drift utanför design

5. Resonansförhållanden

Vid drift nära kritiska hastigheter, radiell vibration förstärks dramatiskt:

  • Naturfrekvensen sammanfaller med forceringsfrekvensen
  • Amplituden begränsas endast av systemet dämpning
  • Potential för katastrofala vibrationsnivåer
  • Kräver tillräckliga separationsmarginaler i designen

Mätstandarder och parametrar

Måttenheter

Radiell vibration kan uttryckas i tre relaterade parametrar:

  • Förflyttning: Faktisk rörelsesträcka (mikrometer µm, mils). Används för låghastighetsmaskiner och mätningar med närhetsprober.
  • Hastighet: Förskjutningens förändringshastighet (mm/s, tum/s). Vanligast för allmänna industrimaskiner, grund för ISO-standarder
  • Acceleration: Hastighetsförändringshastighet (m/s², g). Används för högfrekventa mätningar och detektering av lagerfel.

Internationella standarder

ISO 20816-serien anger gränsvärden för radiella vibrationer:

  • ISO 20816-1: Allmänna riktlinjer för utvärdering av maskiners vibrationer
  • ISO 20816-3: Specifika kriterier för industrimaskiner > 15 kW
  • Svårighetszoner: A (bra), B (acceptabelt), C (otillfredsställande), D (oacceptabelt)
  • Mätplats: Vanligtvis på lagerhus i radiella riktningar

Branschspecifika standarder

  • API 610: Centrifugalpumpars radiella vibrationsgränser
  • API 617: Vibrationskriterier för centrifugalkompressorer
  • API 684: Rotordynamikanalysförfaranden för radiell vibrationsprediktion
  • NEMA MG-1: Vibrationsgränser för elmotorer

Övervaknings- och diagnostiktekniker

Rutinmässig övervakning

Standardprogram för vibrationsövervakning mäter radiell vibration:

  • Ruttbaserad insamling: Periodiska mätningar med fasta intervall (månadsvis, kvartalsvis)
  • Övergripande nivåtrend: Spåra total vibrationsamplitud över tid
  • Larmgränser: Ställs in baserat på ISO eller utrustningsspecifika standarder
  • Jämförelse: Nuvarande vs. baslinje, horisontell vs. vertikal

Avancerad analys

Detaljerad radiell vibrationsanalys ger diagnostisk information:

  • FFT-analys: Frekvensspektrum som visar vibrationskomponenter
  • Tidsvågform: Vibrationssignal över tid som avslöjar transienter och modulering
  • Fasanalys: Tidsförhållanden mellan mätpunkter
  • Omloppsbana-analys: Axelns mittlinjerörelsemönster
  • Kuvertanalys: Högfrekvent demodulering för detektering av lagerfel

Kontinuerlig övervakning

Kritisk utrustning har ofta permanent radiell vibrationsövervakning:

  • Närhetsprober för direkt axelrörelsemätning
  • Permanent monterade accelerometrar på lagerhus
  • Trender och alarm i realtid
  • Integrering av automatiskt skyddssystem

Horisontella vs. vertikala skillnader

Typiska amplitudförhållanden

I många maskiner överstiger den vertikala radiella vibrationen den horisontella:

  • Gravitationseffekt: Rotorns vikt skapar statisk avböjning, vilket påverkar den vertikala styvheten
  • Asymmetrisk styvhet: Grund- och stödkonstruktioner är ofta styvare horisontellt
  • Typiskt förhållande: Vertikal vibration 1,5–2× horisontell är vanlig
  • Balansviktseffekt: Korrektionsvikter placerade längst ner på rotorn (lättåtkomliga) minskar företrädesvis vertikal vibration

Diagnostiska skillnader

  • Obalans: Kan synas starkare i en riktning beroende på obalansens plats
  • Löshet: Visar ofta icke-linjäritet mer uttalad i vertikal riktning
  • Grundproblem: Vertikal vibration är känsligare för försämring av grunden
  • Feljustering: Kan se olika ut horisontellt kontra vertikalt baserat på feljusteringstyp

Förhållande till rotordynamik

Radiell vibration är central för rotordynamik analys:

Kritiska hastigheter

  • Radiella naturliga frekvenser bestämmer kritiska hastigheter
  • Första kritiska hastigheten motsvarar vanligtvis det första radiella böjningsläget
  • Campbell-diagram förutsäga radiellt vibrationsbeteende kontra hastighet
  • Separationsmarginaler från kritiska hastigheter förhindrar överdriven radiell vibration

Lägesformer

  • Varje radiellt vibrationsläge har en karakteristisk avböjningsform
  • Första läget: enkel bågböjning
  • Andra läget: S-kurva med nodpunkt
  • Högre lägen: alltmer komplexa mönster

Balanseringsöverväganden

  • Balanseringsmål minskar radiell vibration vid 1X frekvens
  • Påverkanskoefficienter relatera korrektionsvikter till radiella vibrationsförändringar
  • Optimala korrigeringsplanplaceringar baserade på radiella modformer

Korrigerings- och kontrollmetoder

För obalans

För mekaniska problem

  • Precisionsjustering för att korrigera feljustering
  • Lagerbyte vid lagerdefekter
  • Åtdragning av lösa komponenter
  • Grundreparationer för strukturella problem
  • Axelriktning eller utbyte av böjda axlar

För resonansproblem

  • Hastighetsändringar för att undvika kritiska hastighetsområden
  • Styvhetsmodifieringar (axeldiameter, lagerplaceringsändringar)
  • Dämpningsförbättringar (klämfilmsdämpare, lagerval)
  • Massförändringar för att förskjuta naturliga frekvenser

Betydelsen av prediktivt underhåll

Radiell vibrationsövervakning är hörnstenen i prediktiva underhållsprogram:

  • Tidig feldetektering: Förändringar i radiell vibration föregår fel med veckor eller månader
  • Trendigt: Gradvisa ökningar indikerar utvecklande problem
  • Feldiagnos: Frekvensinnehåll identifierar specifika feltyper
  • Allvarlighetsbedömning: Amplituden anger problemets allvarlighetsgrad och brådska
  • Underhållsschemaläggning: Tillståndsbaserat snarare än tidsbaserat underhåll
  • Kostnadsbesparingar: Förhindrar katastrofala fel och optimerar underhållsintervaller

Som den primära vibrationsmätningen i roterande maskiner ger radiell vibration viktig information om utrustningens skick, vilket gör den oumbärlig för att säkerställa tillförlitlig, säker och effektiv drift av industriell roterande utrustning.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp