ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนด้านข้างในเครื่องจักรหมุน

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: การสั่นสะเทือนด้านข้างคืออะไร?

การสั่นสะเทือนด้านข้าง (เรียกอีกอย่างว่า การสั่นแบบรัศมี หรือการสั่นตามขวาง) หมายถึงการเคลื่อนที่ของเพลาหมุนในแนวตั้งฉากกับแกนหมุน กล่าวโดยง่าย คือการเคลื่อนที่ไปด้านข้างหรือขึ้นลงของเพลาขณะหมุน การสั่นแบบด้านข้างเป็นลักษณะที่พบได้บ่อยที่สุด การสั่นสะเทือน ในเครื่องจักรที่หมุนและมักเกิดจากแรงในแนวรัศมี เช่น ความไม่สมดุล, การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง, เพลาโค้งงอ หรือตลับลูกปืนมีข้อบกพร่อง.

การทำความเข้าใจการสั่นสะเทือนด้านข้างถือเป็นพื้นฐานสำคัญ ไดนามิกของโรเตอร์ เนื่องจากเป็นโหมดหลักของการสั่นสะเทือนสำหรับอุปกรณ์หมุนส่วนใหญ่และเป็นจุดเน้นของการตรวจสอบการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่ สมดุล กิจกรรม.

ทิศทางและการวัด

การสั่นสะเทือนด้านข้างวัดในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนเพลา:

ระบบพิกัด

• ทิศทางแนวนอน: การเคลื่อนที่แบบเคียงข้างขนานกับพื้น
• ทิศทางแนวตั้ง: การเคลื่อนที่ขึ้นลงในแนวตั้งฉากกับพื้น
• ทิศทางรัศมี: ทิศทางใดๆ ที่ตั้งฉากกับแกนเพลา (การรวมกันของแนวนอนและแนวตั้ง)

ตำแหน่งการวัด

โดยทั่วไปการสั่นสะเทือนด้านข้างจะวัดได้ที่:

• ตลับลูกปืน: การใช้เครื่องวัดความเร่งหรือตัวแปลงความเร็วที่ติดตั้งบนฝาครอบตลับลูกปืนหรือแท่นรอง
• พื้นผิวเพลา: การใช้หัววัดระยะใกล้แบบไม่สัมผัสเพื่อวัดการเคลื่อนที่ของเพลาโดยตรง
• หลายทิศทาง: การวัดทั้งในทิศทางแนวนอนและแนวตั้งให้ภาพรวมที่สมบูรณ์ของการเคลื่อนที่ด้านข้าง

สาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนด้านข้าง

การสั่นสะเทือนด้านข้างสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายแหล่ง โดยแต่ละแหล่งจะสร้างลายเซ็นการสั่นสะเทือนที่เป็นลักษณะเฉพาะ:

1. ความไม่สมดุล (พบมากที่สุด)

ความไม่สมดุล เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการสั่นสะเทือนด้านข้าง การกระจายมวลที่ไม่สมมาตรก่อให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางแบบหมุน ซึ่งก่อให้เกิด:

• ความถี่การสั่นสะเทือน 1X (หนึ่งครั้งต่อรอบ)
• ค่อนข้างเสถียร เฟส ความสัมพันธ์
• แอมพลิจูดที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็ว
• วงกลมหรือวงรี วงโคจรเพลา

2. การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง

การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง ระหว่างเครื่องจักรที่เชื่อมต่อกันจะสร้างแรงด้านข้าง:

• การสั่นสะเทือนเป็นหลัก 2 เท่า (สองครั้งต่อรอบ)
• สามารถกระตุ้นฮาร์โมนิค 1X ขึ้นไปได้
• มักแสดงองค์ประกอบแกนสูงด้วยเช่นกัน
• ความสัมพันธ์ของเฟสแตกต่างจากความไม่สมดุล

3. เพลาโค้งงอหรือโค้งงอ

เพลาที่งอหรือโค้งงอถาวรทำให้เกิดความเยื้องศูนย์ทางเรขาคณิต:

• การสั่นสะเทือน 1X ที่อาจดูเหมือนไม่สมดุล
• การสั่นสะเทือนสูงแม้ในความเร็วการหมุนช้า
• ยากที่จะแก้ไขโดยการทรงตัวเพียงอย่างเดียว

4. ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน

ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง ข้อบกพร่องทำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้านข้างที่เป็นลักษณะเฉพาะ:

• ส่วนประกอบความถี่สูง (ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน)
• ปรับเปลี่ยนโดยการสร้างความถี่ที่ต่ำกว่า แถบข้าง
• มักจะต้องใช้ การวิเคราะห์ซองจดหมาย เพื่อการตรวจจับ

5. ความหลวมทางกลไก

ตลับลูกปืน ฐานราก หรือสลักยึดที่หลวม ทำให้เกิด:

• ฮาร์โมนิคหลายตัว (1X, 2X, 3X เป็นต้น)
• การตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นต่อการบังคับ
• การสั่นสะเทือนที่ไม่แน่นอนหรือไม่เสถียร

6. การถูโรเตอร์-สเตเตอร์

การสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนที่หมุนและชิ้นส่วนที่อยู่นิ่งจะสร้าง:

• ส่วนประกอบแบบซับซิงโครนัส
• การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของแอมพลิจูดและเฟสของการสั่นสะเทือน
• อาจเกิดการโค้งงอเนื่องจากความร้อน

การสั่นสะเทือนด้านข้างเทียบกับการสั่นสะเทือนประเภทอื่น

เครื่องจักรที่หมุนสามารถเกิดการสั่นสะเทือนได้ใน 3 ทิศทางหลัก:

การสั่นสะเทือนด้านข้าง (แนวรัศมี)

• ทิศทาง: ตั้งฉากกับแกนเพลา
• สาเหตุทั่วไป: ความไม่สมดุล, การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง, เพลาโค้งงอ, ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
• การวัด: เครื่องวัดความเร่งหรือเซ็นเซอร์ความเร็วบนตัวเรือนตลับลูกปืน หัววัดระยะใกล้บนเพลา
• การครอบงำ: โดยทั่วไปส่วนประกอบการสั่นสะเทือนที่มีแอมพลิจูดใหญ่ที่สุด

การสั่นสะเทือนตามแนวแกน

• ทิศทาง: ขนานกับแกนเพลา
• สาเหตุทั่วไป: การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ปัญหาการรองรับแรงขับ ปัญหาการไหลของกระบวนการ
• การวัด: เครื่องวัดความเร่งติดตั้งตามแนวแกน
• การครอบงำ: โดยทั่วไปจะมีแอมพลิจูดต่ำกว่าด้านข้าง แต่สามารถวินิจฉัยความผิดปกติบางประการได้

การสั่นสะเทือนแบบบิด

• ทิศทาง: การเคลื่อนที่แบบบิดรอบแกนเพลา
• สาเหตุทั่วไป: ปัญหาเฟืองเกียร์ ปัญหาไฟฟ้ามอเตอร์ ปัญหาการเชื่อมต่อ
• การวัด: ต้องใช้เซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือนแบบบิดหรือเกจวัดความเครียดโดยเฉพาะ
• การครอบงำ: โดยปกติจะมีขนาดเล็กแต่สามารถทำให้เกิดความล้มเหลวจากความเหนื่อยล้าได้

โหมดการสั่นสะเทือนด้านข้างและความเร็ววิกฤต

ใน ไดนามิกของโรเตอร์, โหมดการสั่นสะเทือนด้านข้างอธิบายรูปแบบการเบี่ยงเบนลักษณะเฉพาะของเพลา:

โหมดด้านข้างแรก

• รูปทรงโค้งแบบเรียบง่าย (โค้งเดี่ยวหรือโค้งงอ)
• ความถี่ธรรมชาติต่ำสุด
• กระตุ้นได้ง่ายที่สุดจากความไม่สมดุล
• อันดับแรก ความเร็ววิกฤต สอดคล้องกับโหมดนี้

โหมดด้านข้างที่สอง

• การเบี่ยงเบนรูปตัว S ที่มีจุดโหนดหนึ่งจุด
• ความถี่ธรรมชาติที่สูงขึ้น
• ความเร็ววิกฤตที่สอง
• สำคัญสำหรับ โรเตอร์แบบยืดหยุ่น

โหมดด้านข้างที่สูงกว่า

• รูปร่างที่ซับซ้อนเพิ่มมากขึ้นด้วยโหนดหลายโหนด
• เกี่ยวข้องเฉพาะกับโรเตอร์ความเร็วสูงมากหรือโรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูงเท่านั้น
• อาจถูกกระตุ้นโดยการส่งผ่านใบมีดหรือการกระตุ้นความถี่สูงอื่นๆ

การวัดและการติดตาม

พารามิเตอร์การวัด

การสั่นสะเทือนด้านข้างมีลักษณะเฉพาะหลายประการ:

• แอมพลิจูด: ขนาดของการเคลื่อนที่ วัดเป็นหน่วยการกระจัด (µm, mils), ความเร็ว (mm/s, in/s) หรือความเร่ง (g, m/s²)
• ความถี่: โดยทั่วไปความเร็วในการทำงานจะอยู่ที่ 1 เท่าสำหรับการสั่นสะเทือนที่ไม่สมดุล แต่สามารถรวมฮาร์โมนิกและความถี่อื่นๆ ได้
• เฟส: ระยะเวลาของการเคลื่อนตัวสูงสุดเทียบกับเครื่องหมายอ้างอิงบนเพลา
• วงโคจร: เส้นทางจริงที่ติดตามโดยศูนย์กลางเพลาเมื่อมองจากปลายด้านหนึ่ง

มาตรฐานการวัด

มาตรฐานสากลให้คำแนะนำเกี่ยวกับระดับการสั่นสะเทือนด้านข้างที่ยอมรับได้:

• ซีรี่ส์ ISO 20816: ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องจักรประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับความเร็ว RMS
• API 610, 617, 684: มาตรฐานเฉพาะอุตสาหกรรมสำหรับปั๊ม คอมเพรสเซอร์ และไดนามิกของโรเตอร์
• โซนความรุนแรง: กำหนดระดับที่ยอมรับได้ ข้อควรระวัง และสัญญาณเตือนตามประเภทและขนาดของอุปกรณ์

การควบคุมและบรรเทาผลกระทบ

Balancing

Balancing เป็นวิธีการหลักในการลดการสั่นสะเทือนด้านข้างจากความไม่สมดุล:

• การปรับสมดุลระนาบเดียว สำหรับโรเตอร์แบบดิสก์
• การปรับสมดุลสองระนาบ สำหรับโรเตอร์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่
• การปรับสมดุลโหมด สำหรับโรเตอร์แบบยืดหยุ่นที่ทำงานด้วยความเร็วเหนือวิกฤต

การจัดตำแหน่ง

การจัดตำแหน่งเพลาที่แม่นยำช่วยลดแรงด้านข้างจากการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง:

• เครื่องมือปรับตำแหน่งเลเซอร์เพื่อการวางตำแหน่งเพลาที่แม่นยำ
• การพิจารณาการเจริญเติบโตทางความร้อนในขั้นตอนการจัดตำแหน่ง
• การแก้ไขเท้าอ่อนก่อนการจัดตำแหน่ง

การลดแรงสั่นสะเทือน

การลดแรงสั่นสะเทือน ควบคุมแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนด้านข้าง โดยเฉพาะที่ความเร็ววิกฤต:

• ตลับลูกปืนฟิล์มของเหลวให้การหน่วงที่สำคัญ
• แผ่นกันกระแทกแบบฟิล์มบีบเพื่อการควบคุมเพิ่มเติม
• การบำบัดด้วยการหน่วงโครงสร้างรองรับ

การปรับเปลี่ยนความแข็ง

การเปลี่ยนแปลงความแข็งของระบบจะเคลื่อนตัวด้วยความเร็วที่สำคัญ:

• การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาจะเพิ่มความเร็ววิกฤต
• การลดช่วงแบริ่งจะเพิ่มความเร็ววิกฤตแรก
• การเสริมความแข็งแกร่งของฐานรากส่งผลต่อการตอบสนองของระบบโดยรวม

ความสำคัญของการวินิจฉัย

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนด้านข้างเป็นรากฐานสำคัญของการวินิจฉัยเครื่องจักร:

• กำลังเป็นที่นิยม: การตรวจสอบการสั่นสะเทือนด้านข้างในช่วงเวลาหนึ่งเผยให้เห็นปัญหาที่กำลังพัฒนา
• การระบุความผิดพลาด: ความถี่และรูปแบบการสั่นสะเทือนระบุประเภทความผิดพลาดที่เฉพาะเจาะจง
• การประเมินความรุนแรง: แอมพลิจูดเมื่อเทียบกับมาตรฐานบ่งชี้ความรุนแรงของปัญหา
• การตรวจสอบการสมดุล: การลดการสั่นสะเทือนด้านข้างยืนยันการทรงตัวที่ประสบความสำเร็จ
• การบำรุงรักษาตามสภาพ: ระดับการสั่นสะเทือนเป็นตัวกระตุ้นการดำเนินการบำรุงรักษา

การจัดการการสั่นสะเทือนด้านข้างอย่างมีประสิทธิภาพถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องจักรหมุนที่เชื่อถือได้ในระยะยาว ซึ่งทำให้เป็นประเด็นหลักของโปรแกรมตรวจสอบการสั่นสะเทือน กลยุทธ์การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ และการพิจารณาการออกแบบไดนามิกของโรเตอร์.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก