Diagnose übermäßiger Vibrationen in rotierenden Geräten: von der Spektrumanalyse bis zur Ursachenermittlung

1. Beschreibung und Umfang des Problems

Dieser Tipp dient der Diagnose übermäßiger Vibrationen in rotierenden Geräten. Schwingungen können unterschiedlicher Natur sein: harmonisch, gepulst oder schneidend. Es kann in Geräten verschiedener Art vorkommen: Elektromotoren, Pumpen, Kompressoren, Turbinen. Die Vibration wird mit einem Vibrationsmessgerät oder einer Wärmebildkamera bestimmt. Je nach Vibrationsniveau wird es in kritisch (mehr als 12 mm/s), mittel (5–12 mm/s) oder gering (bis 5 mm/s) eingeteilt. Kritische Vibrationen können zu schnellem Lagerverschleiß, Gehäuseabsplitterungen oder Geräteausfällen führen.

2. Vorläufige Sicherheitsmaßnahmen

Stoppen Sie das Gerät vor der Diagnose. Verwenden Sie ein Lockout-and-Signout-System (LOTO), um einen gefährlichen Stromanschluss zu verhindern. Trennen Sie die Verkabelung, öffnen Sie die Lagerbaugruppen und verschaffen Sie sich Zugang zu den Innenteilen der Ausrüstung. Verwenden Sie spezielle Schutzausrüstung: Handschuhe, Brille, Maniküre, Mittel zum Schutz vor hohen Temperaturen und hohem Druck.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

4. Vorläufige Überprüfung

5. Systematisches Diagnoseschema

1. Messen Sie die Vibration in drei Ebenen (X, Y, Z) in einem Abstand von 10–20 mm vom Lager.
   1. Wenn die Vibration mehr als 12 mm/s beträgt:
      1. Messen Sie das Vibrationsspektrum.
         1. Wenn die harmonische Frequenz erkannt wird:
            1. Ausgleich Diagnose.
               1. Überprüfen Sie den Ausgleich.
                  1. Wenn der Ausgleich falsch ist:
                     1. Führen Sie den Ausgleich durch.
                     2. Überprüfen Sie die Vibration nach der Reparatur.

6. Matrix der Ursachenermittlung

7. Analyse der Gründe

7.1. Fahrlässigkeit

Grund: Nachlässigkeit beim Auswuchten rotierender Ausrüstung. Beim Auswuchten sollte das Zentralmoment weniger als 0,1 % der Masse des rotierenden Elements betragen. Unachtsamkeit führt zu harmonischen Schwingungen in der entsprechenden Frequenz.

Diagnose: Verwenden Sie die Schwingungsspektrumanalyse, um harmonische Frequenzen zu erkennen. Steigt die Vibration von 1 auf 10 kHz, kann das ein Zeichen von Unachtsamkeit sein.

Möglicher Schaden: Unachtsamkeit führt zu schnellem Lagerverschleiß, Ausfall von Geräten und Energieverlust.

7.2. Falsche Zentrierung

Grund: Die Exzentrizität zwischen den Wellen in der rotierenden Ausrüstung entspricht nicht den zulässigen Standards (bis zu 0,1 mm). Dies führt zu Vibrationen mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Rotationsfrequenz beträgt.

Diagnose: Messen Sie den Schlag mit einem Messgerät. Wenn die Exzentrizität größer als 0,1 mm ist, kann dies die Ursache für Vibrationen sein.

Möglicher Schaden: Unsachgemäße Zentrifugation führt zu schnellem Lagerverschleiß, Geräteausfall und Energieverlust.

7.3. Verletzung der Lager

Grund: Lager verlieren ihre Verschleißeigenschaften oder es treten interne Defekte auf. Durch unebene Oberflächen oder Risse kann es zu Vibrationen kommen.

Diagnose: Messen Sie die Temperatur der Lager mit einer Wärmebildkamera. Liegt die Temperatur über 40°C, kann dies ein Anzeichen für einen Defekt sein.

Möglicher Schaden: Ein Lagerausfall führt zu Geräteausfällen, Lagerverschleiß und Energieverlust.

7.4. Resonanz

Grund: Resonanz tritt auf, wenn die Rotationsfrequenz des Geräts mit der entsprechenden Frequenz der Geräteelemente übereinstimmt. Dadurch entstehen Vibrationen mit unterschiedlichen Frequenzen, die die Vibration verstärken.

Diagnose: Verwenden Sie die Schwingungsspektrumanalyse, um Resonanzfrequenzen zu identifizieren. Wenn die Vibration mit einer Frequenz auftritt, die mit der Rotationsfrequenz übereinstimmt, kann dies ein Zeichen für Resonanz sein.

Möglicher Schaden: Resonanz führt zu Geräteausfall, Lagerverschleiß und Energieverlust.

8. Schritt-für-Schritt-Lösungsverfahren

8.1. Balancieren

1. Die rotierende Ausrüstung mit einem Auswuchtwerkzeug ausbalancieren.
2. Messen Sie die Vibration nach dem Auswuchten erneut.
3. Stellen Sie sicher, dass die Vibration 5 mm/s nicht überschreitet.

8.2. Zentrierung

1. Messen Sie die Exzentrizität der rotierenden Ausrüstung.
2. Zentrieren Sie die Welle in der entsprechenden Ebene.
3. Messen Sie die Vibration nach der Zentrifugation erneut.

8.3. Reparatur von Lagern

1. Messen Sie die Temperatur der Lager.
2. Die alten Lager ausclipsen und die neuen einbauen.
3. Messen Sie die Vibration nach der Korrektur erneut.

8.4. Resonanzkorrektur

1. Verwenden Sie die Schwingungsspektrumanalyse, um die Resonanzfrequenz zu identifizieren.
2. Ändern Sie die Rotationsfrequenz des Geräts oder entfernen Sie die Knoten, die Resonanz verursachen.
3. Messen Sie die Vibration nach der Korrektur erneut.

9. Vorbeugende Maßnahmen

10. Ersatzteile und Komponenten

Weitere Informationen zu verfügbaren Komponenten finden Sie im UNITEC-D-E-Katalog.

11. Links

• Zertifikate: CE, UkrSEPRO
• Standards: DSTU 3109-96, EN 13445, ISO 10816
• Weitere Links: Reparaturhandbuch für rotierende Geräte, UNITEC-D-Wartungshandbücher