ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนตามแนวแกนในเครื่องจักรหมุน

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: การสั่นสะเทือนตามแนวแกนคืออะไร?

การสั่นสะเทือนตามแนวแกน (เรียกอีกอย่างว่า การสั่นตามยาวหรือการสั่นแบบแรงขับ) คือการเคลื่อนที่ไปมาของ โรเตอร์ ในทิศทางขนานกับแกนหมุนของมัน ไม่เหมือน การสั่นสะเทือนด้านข้าง ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่แบบเคียงข้างกันในแนวตั้งฉากกับเพลา การสั่นตามแนวแกนหมายถึงการเคลื่อนที่ของเพลาเข้าและออกตามความยาว คล้ายกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบ.

แม้ว่าโดยทั่วไปจะมีแอมพลิจูดต่ำกว่าการสั่นสะเทือนด้านข้าง แต่การสั่นสะเทือนตามแนวแกนก็มีประโยชน์ในการวินิจฉัยความผิดปกติของเครื่องจักรบางประเภท โดยเฉพาะ การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง, ปัญหาด้านตลับลูกปืนกันรุน และปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการในปั๊มและคอมเพรสเซอร์.

ลักษณะเฉพาะและการวัด

ทิศทางและการเคลื่อนที่

การสั่นตามแนวแกนเกิดขึ้นตามแนวแกนเส้นกึ่งกลางของเพลา:

• การเคลื่อนที่ขนานกับแกนหมุนของเพลา
• โรเตอร์เคลื่อนที่ไปมาแบบลูกสูบ
• โดยทั่วไปวัดที่ตัวเรือนตลับลูกปืนหรือปลายเพลา
• แอมพลิจูดโดยทั่วไปจะเล็กกว่าการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการวินิจฉัย

การตั้งค่าการวัด

การสั่นสะเทือนตามแนวแกนต้องใช้การติดตั้งเซ็นเซอร์เฉพาะ:

• การวางแนวเซ็นเซอร์: เครื่องวัดความเร่งหรือตัวแปลงความเร็วติดตั้งขนานกับแกนเพลา
• สถานที่ทั่วไป: บนฝาปิดปลอกหุ้มลูกปืน กระดิ่งปลายมอเตอร์ หรือปลอกหุ้มลูกปืนแบบมีแรงขับ
• โพรบวัดระยะใกล้: สามารถวัดตำแหน่งแกนได้โดยตรงเมื่อติดตั้งโดยหันหน้าไปทางพื้นผิวปลายเพลา
• ความสำคัญ: มักมองข้ามแต่มีความสำคัญต่อการวินิจฉัยเครื่องจักรโดยสมบูรณ์

สาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนตามแนวแกน

1. การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง (สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด)

การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง, โดยเฉพาะการจัดตำแหน่งเชิงมุมที่ไม่ถูกต้อง ถือเป็นสาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนตามแนวแกน:

• อาการ: การสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูง 1X หรือ 2X ที่ความเร็วในการทำงาน
• กลไก: การชดเชยเชิงมุมระหว่างเพลาที่เชื่อมต่อกันจะสร้างแรงแกนสั่นที่ส่งผ่านการเชื่อมต่อ
• ตัวบ่งชี้การวินิจฉัย: แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนตามแนวแกน > 50% ของการสั่นสะเทือนตามแนวรัศมี ชี้ให้เห็นถึงการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องอย่างชัดเจน
• ความสัมพันธ์เฟส: การสั่นสะเทือนตามแนวแกนที่ปลายขับเคลื่อนและปลายที่ไม่ใช่ขับเคลื่อนโดยทั่วไปจะต่างเฟส 180°

2. ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนกันรุน

ปัญหาที่เกิดกับตลับลูกปืนกันรุนที่ควบคุมตำแหน่งเพลาแนวแกนทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวแกนที่เป็นลักษณะเฉพาะ:

• การสึกหรอหรือความเสียหายของตลับลูกปืนกันรุน
• พรีโหลดของตลับลูกปืนกันรุนไม่เพียงพอ
• ความล้มเหลวของตลับลูกปืนกันรุนทำให้มีการเคลื่อนที่ตามแนวแกนมากเกินไป
• ปัญหาการหล่อลื่นเฉพาะของตลับลูกปืนกันรุน

3. แรงไฮดรอลิกหรือแรงอากาศพลศาสตร์

แรงกระบวนการในปั๊ม คอมเพรสเซอร์ และกังหันสร้างแรงตามแนวแกน:

• ปั๊มโพรงอากาศ: การยุบตัวของฟองไอทำให้เกิดแรงกระแทกตามแนวแกน
• ความไม่สมดุลของใบพัด: การไหลแบบไม่สมมาตรทำให้เกิดแรงขับตามแนวแกนแบบสั่น
• ความปั่นป่วนของการไหลตามแนวแกน: ในคอมเพรสเซอร์และกังหันแนวแกน
• การพุ่งพล่าน: แรงดันคอมเพรสเซอร์ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวแกนอย่างรุนแรง
• การหมุนเวียน: การทำงานนอกการออกแบบทำให้เกิดความไม่เสถียรของการไหล

4. ความหลวมทางกลไก

ระยะห่างที่มากเกินไปทำให้สามารถเคลื่อนที่ตามแนวแกนได้:

• พื้นผิวรับแรงขับที่สึกหรอ
• ส่วนประกอบข้อต่อหลวม
• การยึดแกนไม่เพียงพอในการออกแบบตลับลูกปืน
• สเปเซอร์หรือชิมที่สึกหรอ

5. ปัญหาการเชื่อมต่อ

การสึกหรอของข้อต่อหรือการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวแกน:

• ฟันเฟืองสึกหรอทำให้ลอยตามแนวแกนได้
• ข้อต่อแบบยืดหยุ่นที่ติดตั้งไม่ถูกต้อง
• ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับความยาวของสเปเซอร์คัปปลิ้ง
• มุมข้อต่อสากลสร้างส่วนประกอบแรงตามแนวแกน

6. ปัญหาการเจริญเติบโตจากความร้อน

การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกันสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแรงตามแนวแกนได้:

• การขยายตัวของท่อเนื่องจากความร้อน การดัน/ดึงอุปกรณ์
• การเจริญเติบโตทางความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างเครื่องจักรที่เชื่อมต่อกัน
• การทรุดตัวของฐานรากที่ส่งผลต่อการจัดแนวแกน

ความสำคัญของการวินิจฉัย

การวินิจฉัยการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง

การสั่นสะเทือนตามแนวแกนเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการวินิจฉัยการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง:

• กฎหลัก: หากการสั่นสะเทือนตามแนวแกน > 50% ของการสั่นสะเทือนตามแนวรัศมี สงสัยว่ามีการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
• เนื้อหาความถี่: โดยส่วนใหญ่ 2X สำหรับการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องแบบขนาน 1X และ 2X สำหรับการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องแบบเชิงมุม
• การวิเคราะห์เฟส: ความแตกต่างของเฟส 180° ระหว่างการวัดแนวแกนที่ปลายตรงข้ามยืนยันการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
• การยืนยัน: การสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูงที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการจัดตำแหน่งที่แม่นยำยืนยันการวินิจฉัย

การวินิจฉัยปั๊มและคอมเพรสเซอร์

สำหรับอุปกรณ์หมุนเวียนในการจัดการของเหลว:

• การเกิดโพรงอากาศ: การสั่นสะเทือนตามแนวแกนแบบสุ่มความถี่สูงที่มีลักษณะแบนด์กว้าง
• ความไม่สมดุลของระบบไฮดรอลิก: การสั่นสะเทือนตามแนวแกน 1X จากการโหลดใบพัดที่ไม่สมมาตร
• การกระชาก: แอมพลิจูดขนาดใหญ่ การสั่นตามแนวแกนความถี่ต่ำ
• ความถี่การส่งใบมีด: ส่วนประกอบแกนที่ความถี่ผ่านใบพัดบ่งชี้ปัญหาการไหล

การประเมินสภาพตลับลูกปืน

• การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันของการสั่นสะเทือนตามแนวแกนอาจบ่งชี้ถึงการเสื่อมสภาพของตลับลูกปืนขับดัน
• การสั่นสะเทือนตามแนวแกนพร้อมความถี่ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนแบบแรงขับยืนยันปัญหาของตลับลูกปืน
• การวัดค่าการลอยตัวตามแนวแกนมากเกินไปโดยใช้หัววัดแบบใกล้ชิดบ่งชี้ถึงการสึกหรอของตลับลูกปืน

ระดับและมาตรฐานที่ยอมรับได้

หลักเกณฑ์ทั่วไป

แม้ว่ามาตรฐานเช่น ISO 20816 จะเน้นไปที่การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีเป็นหลัก แต่ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนในแนวแกนมักจะแสดงดังนี้:

• เทียบกับรัศมี: แกนควรจะเป็น < 50% ของการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีภายใต้สภาวะปกติ
• ขีดจำกัดแน่นอน: โดยทั่วไป 25-50% ของขีดจำกัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีสำหรับคลาสเครื่องจักร
• การเปรียบเทียบพื้นฐาน: การเพิ่มขึ้นของ 50-100% จากการสอบสวนหมายจับพื้นฐาน

มาตรฐานเฉพาะอุปกรณ์

• API 610 (ปั๊มหอยโข่ง): ระบุขีดจำกัดการสั่นสะเทือนทั้งแนวรัศมีและแนวแกน
• API 617 (คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง): รวมถึงเกณฑ์การยอมรับการสั่นสะเทือนตามแนวแกน
• เทอร์โบแมชชีนเนอรี่: มักตรวจสอบอย่างต่อเนื่องด้วยเซ็นเซอร์ตำแหน่งแกนและการสั่นสะเทือน

วิธีการแก้ไขและบรรเทา

สำหรับการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง

1. การจัดตำแหน่งเพลาที่แม่นยำ: ใช้เครื่องมือจัดตำแหน่งเลเซอร์เพื่อแก้ไขการจัดตำแหน่งเชิงมุมและขนานที่ไม่ถูกต้อง
2. การแก้ไขเท้าแบบนุ่มนวล: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขาตั้งทั้งหมดวางราบก่อนจัดตำแหน่ง
3. การพิจารณาการเจริญเติบโตทางความร้อน: บัญชีสำหรับการขยายตัวของอุณหภูมิการทำงานในแนวเดียวกัน
4. การบรรเทาความเครียดของท่อ: กำจัดแรงของท่อที่ดึงอุปกรณ์ออกจากแนว

สำหรับปัญหาเรื่องตลับลูกปืนกันรุน

• เปลี่ยนชิ้นส่วนลูกปืนกันสึก
• ตรวจสอบค่าพรีโหลดและระยะห่างของตลับลูกปืนกันรุนที่เหมาะสม
• ให้แน่ใจว่ามีการหล่อลื่นเพียงพอบนพื้นผิวของลูกปืน
• ตรวจสอบการติดตั้งตลับลูกปืนกันรุนและการปรับชิมให้เหมาะสม

สำหรับแรงแกนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ

• กำจัดโพรงอากาศ: เพิ่มแรงดันทางเข้า ลดอุณหภูมิของของเหลว ตรวจสอบการอุดตันทางเข้า
• เพิ่มประสิทธิภาพจุดปฏิบัติการ: ใช้งานปั๊มและคอมเพรสเซอร์ภายในขอบเขตการออกแบบ
• สมดุลแรงไฮดรอลิก: ใช้รูสมดุลหรือใบพัดด้านหลังบนใบพัด
• การควบคุมป้องกันไฟกระชาก: ดำเนินการป้องกันไฟกระชากที่มีประสิทธิภาพสำหรับคอมเพรสเซอร์

สำหรับปัญหาทางกล

• เปลี่ยนข้อต่อและส่วนประกอบข้อต่อที่สึกหรอ
• ขันการเชื่อมต่อทางกลที่หลวมให้แน่น
• ตรวจสอบขนาดสเปเซอร์และชิมที่ถูกต้อง
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าติดตั้งข้อต่ออย่างถูกต้องตามข้อกำหนดของผู้ผลิต

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการวัดผล

การติดตั้งเซ็นเซอร์

• การติดตั้งแบบแน่นหนา: ใช้หมุดหรือกาวแทนแม่เหล็กสำหรับการวัดแนวแกนเมื่อเป็นไปได้
• ตรวจสอบการวางแนว: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์ขนานกับแกนเพลาอย่างแท้จริง (ไม่ใช่ทำมุม)
• ทั้งสองด้าน: วัดการสั่นสะเทือนตามแนวแกนทั้งที่ปลายขับเคลื่อนและปลายที่ไม่ใช่ขับเคลื่อนเพื่อเปรียบเทียบเฟส
• โพรบวัดระยะใกล้: สำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญ ให้ติดตั้งเซ็นเซอร์ตำแหน่งแนวแกนถาวร

การรวบรวมข้อมูล

• รวบรวมข้อมูลแนวแกนควบคู่ไปกับการวัดแนวรัศมีแนวนอนและแนวตั้งเสมอ
• บันทึกความสัมพันธ์เฟสระหว่างการวัดแกนที่ตำแหน่งต่างๆ
• เปรียบเทียบอัตราส่วนแอมพลิจูดแนวแกนต่อแนวรัศมี
• แนวโน้มการสั่นสะเทือนตามแนวแกนในช่วงเวลาเพื่อตรวจจับปัญหาที่กำลังพัฒนา

การเปรียบเทียบการสั่นสะเทือนแบบแกนและแบบรัศมี

ความแตกต่างที่สำคัญ

ด้าน	การสั่นสะเทือนแบบรัศมี (ด้านข้าง)	การสั่นสะเทือนตามแนวแกน
ทิศทาง	ตั้งฉากกับแกนเพลา	ขนานกับแกนเพลา
แอมพลิจูดโดยทั่วไป	สูงกว่า	ต่ำกว่า (โดยปกติ < 50% ของรัศมี)
สาเหตุหลัก	ความไม่สมดุล เพลาคด ตลับลูกปืนชำรุด	การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ปัญหาแรงขับ แรงของกระบวนการ
ค่าการวินิจฉัย	สภาพเครื่องจักรโดยทั่วไป	เฉพาะกับปัญหาการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องและแรงขับ
ลำดับความสำคัญของการตรวจสอบ	โฟกัสหลัก	รองลงมาแต่สำคัญต่อการวินิจฉัย

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

การตรวจสอบการสั่นสะเทือนตามแนวแกนมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ:

• ปั๊มหอยโข่ง: การตรวจจับแรงไฮดรอลิกและการเกิดโพรงอากาศ
• คอมเพรสเซอร์: การตรวจสอบตลับลูกปืนกันรุนและการตรวจจับแรงดันไฟกระชาก
• กังหัน: แรงใบพัดกังหันแกนและสภาวะของตลับลูกปืนกันรุน
• อุปกรณ์คู่: การตรวจสอบการจัดตำแหน่งและเงื่อนไขการเชื่อมต่อ
• อุปกรณ์กระบวนการ: การตรวจสอบสภาพการไหล

แม้ว่าการสั่นสะเทือนตามแนวแกนมักจะถูกบดบังด้วยการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่เด่นชัดกว่า แต่นักวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่มีประสบการณ์ก็ตระหนักถึงคุณค่าที่สำคัญในการวินิจฉัยของการสั่นสะเทือนนี้ ปัญหาเครื่องจักรหลายอย่างที่อาจมองข้ามไปได้ด้วยการตรวจสอบการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีเพียงอย่างเดียวนั้น จะเห็นได้อย่างชัดเจนจากรูปแบบการสั่นสะเทือนตามแนวแกน ทำให้การสั่นสะเทือนในแนวแกนเป็นองค์ประกอบสำคัญของโปรแกรมตรวจสอบสภาพเครื่องจักรที่ครอบคลุม.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก