Problemen oplossen met overmatige trillingen in roterende apparatuur

1. Probleembeschrijving en reikwijdte

Overmatige trillingen in roterende apparatuur zijn een kritiek probleem dat kan leiden tot defecten aan de apparatuur, veiligheidsrisico's en aanzienlijke stilstand. Deze gids behandelt symptomen zoals abnormaal geluid, lagerslijtage, asbeweging en verkeerde uitlijning in pompen, compressoren, turbines en versnellingsbakken. De ernstclassificatie is als volgt:

• Kritiek: trillingsniveaus hoger dan 10 mm/s RMS, vergezeld van hoorbaar geluid of zichtbare beweging van de as
• Belangrijk: trillingsniveaus tussen 5 en 10 mm/s RMS, met kans op lagerschade of slijtage van onderdelen
• Klein: trillingsniveaus lager dan 5 mm/s RMS, zonder direct risico op storingen

2. Veiligheidsmaatregelen

Gebruik altijd lockout/tagout-procedures voordat u roterende apparatuur inspecteert of repareert. Zorg ervoor dat de apparatuur spanningsloos is en geïsoleerd is van alle energiebronnen. Verwijder of vervang geen onderdelen terwijl het systeem onder druk staat of in beweging is. Gebruik geschikte PBM's, waaronder handschoenen, veiligheidsbril en gehoorbescherming. Houd rekening met gevaren zoals hete oppervlakken, vloeistoflekken onder hoge druk en elektrische schokken.

3. Diagnostische hulpmiddelen vereist

4. Initiële beoordelingschecklist

5. Systematisch diagnosestroomschema

1. Meet trillingsniveaus met behulp van een trillingsanalysator. Registreer RMS-waarden en frequentiespectrum.
1. Als de trilling groter is dan 10 mm/s RMS, ga dan verder met stap 2.
2. Als de trilling lager is dan 5 mm/s RMS, controleer dan op losse onderdelen of een verkeerde uitlijning van de koppeling (stap 4).
2. Identificeer dominante frequentiecomponenten met behulp van FFT-analyse. Bepaal of de frequentie een harmonische is van de rotatiefrequentie (bijvoorbeeld 1x, 2x, 3x).
1. Als 1x frequentie dominant is, overweeg dan onbalans of verkeerde uitlijning (stap 3).
2. Als de frequentie 2x dominant is, overweeg dan een verkeerde uitlijning of lagerdefect (stap 6).
3. Als 3x of hogere harmonischen dominant zijn, controleer dan op problemen met de tandwieloverbrenging of lagerdefecten (stap 7).
3. Controleer op onbalans van de as. Gebruik een stroboscoop om de beweging van de as te observeren en de slingering te meten. Als de slingering groter is dan 0,005 inch, ga dan verder met stap 8.
4. Inspecteer de uitlijning van de koppeling met behulp van een laseruitlijningstool. Als de verkeerde uitlijning groter is dan 0,002 inch, ga dan verder met stap 9.
5. Meet de lagertemperatuur met behulp van een warmtebeeldcamera. Als de temperatuur hoger is dan 60°C boven de omgevingstemperatuur, overweeg dan een lagerdefect (stap 10).
6. Controleer op resonantie. Als de trillingsniveaus toenemen bij gebruik in de buurt van een natuurlijke frequentie (bijvoorbeeld 50–100 Hz), houd dan rekening met resonantie (stap 11).
7. Inspecteer het tandwielnetwerk. Als de ingrijpingsfrequentie van de tandwielen dominant is, controleer dan op tandslijtage of verkeerde uitlijning (stap 12).
8. Voer een lagerinspectie uit. Controleer op problemen met putjes, krassen of smering. Als de lagerconditie slecht is, vervangt u deze (stap 13).
9. Verify coupling condition. Check for wear, looseness, or misalignment. Replace or realign as needed (Step 14).
10. Bevestig de resonantie. Pas de snelheid aan of voeg demping toe om resonantie te verminderen (stap 15).
11. Inspecteer de staat van de versnelling. Controleer op tandslijtage, krassen of verkeerde uitlijning. Vervang of lijn opnieuw uit indien nodig (stap 16).
12. Vervang het defecte lager. Zorg ervoor dat het nieuwe lager voldoet aan de ISO 15014-1 normen. Installeer het opnieuw en controleer de uitlijning (stap 17).
13. Schachten uitlijnen. Gebruik een laseruitlijningstool om parallelliteit en concentriciteit binnen 0,002 inch te garanderen (stap 18).
14. Pas de bedrijfssnelheid aan om resonantie te voorkomen. Indien dit niet mogelijk is, installeer dan dempings- of trillingsisolatoren (stap 19).
15. Vervang beschadigde tandwielen. Zorg ervoor dat nieuwe tandwielen voldoen aan de AGMA 2001-D04-normen. Installeer en controleer de meshing opnieuw (stap 20).

6. Fout-oorzaakmatrix

7. Analyse van de hoofdoorzaak voor elke fout

As-onbalans

Waarom dit gebeurt: Een ongelijkmatige massaverdeling op de rotor veroorzaakt middelpuntvliedende kracht, wat leidt tot trillingen. Veelvoorkomende oorzaken zijn losse onderdelen, versleten lagers of ongelijkmatige materiaalverwijdering.

Hoe u dit kunt bevestigen: Meet de slingering van de as met een stroboscoop. Als de slingering groter is dan 0,005 inch, is er waarschijnlijk een onbalans.

Welke schade het veroorzaakt: voortijdige lagerslijtage, verhoogde spanning op afdichtingen en mogelijke rotorbreuk. Als het probleem niet wordt opgelost, kan dit leiden tot een catastrofale mislukking.

Verkeerde uitlijning

Waarom dit gebeurt: Een verkeerde uitlijning tussen assen kan optreden als gevolg van onjuiste installatie, thermische uitzetting of slijtage van koppelingen of lagers.

Hoe u dit kunt bevestigen: gebruik een laseruitlijningsinstrument om de parallelliteit en concentriciteit te meten. Als de verkeerde uitlijning groter is dan 0,002 inch, is de verkeerde uitlijning de hoofdoorzaak.

Welke schade het veroorzaakt: overmatige belasting van lagers, verhoogde slijtage van koppelingstanden en mogelijke asbuiging. Kan leiden tot voortijdig falen van roterende componenten.

Lagerdefect

Waarom dit gebeurt: Lagerdefecten zoals putjes, krassen of gebrek aan smering kunnen onregelmatige bewegingen en trillingen veroorzaken. Verontreiniging of onjuiste installatie kunnen ook bijdragen.

Hoe u dit kunt bevestigen: meet de lagertemperatuur met een warmtebeeldcamera. Als de temperatuur hoger is dan 60°C boven de omgevingstemperatuur, is het waarschijnlijk dat het lager defect is.

Welke schade het veroorzaakt: Verhoogde wrijving, geluid en slijtage aan aangrenzende componenten. Kan leiden tot het vastlopen van lagers of het blokkeren van de as.

Resonantie

Waarom dit gebeurt: Resonantie treedt op wanneer de bedrijfssnelheid overeenkomt met de natuurlijke frequentie van het systeem. Dit kan te wijten zijn aan een onjuist ontwerp, ontbrekende dempers of structurele zwakheden.

Hoe u dit kunt bevestigen: gebruik FFT-analyse om frequentiepieken te identificeren. Als de trillingen bij specifieke frequenties toenemen, is resonantie de waarschijnlijke oorzaak.

Welke schade het veroorzaakt: overmatige belasting van componenten, wat leidt tot falen door vermoeidheid. Kan catastrofaal falen veroorzaken als het niet wordt aangepakt.

8. Stapsgewijze oplossingsprocedures

As-onbalans

1. Gebruik een stroboscoop om de slingering van de as te meten. Als de slingering groter is dan 0,005 inch, ga dan verder.
2. Balanceer de as met behulp van een precisie balanceermachine. Zorg voor nauwkeurigheid binnen ±0,001 inch.
3. Installeer de as opnieuw en controleer de uitlijning met behulp van een lasergereedschap. Zorg voor concentriciteit binnen 0,002 inch.
4. Meet de trillingsniveaus opnieuw. Als de trilling lager is dan 5 mm/s RMS, is het probleem opgelost.

Verkeerde uitlijning

1. Gebruik een laseruitlijningsinstrument om de parallelliteit en concentriciteit van de as te meten.
2. Pas de uitlijning aan tot op 0,002 inch met behulp van vulstukken of verstelbare koppelingen.
3. Controleer de uitlijning door opnieuw te meten en ervoor te zorgen dat de slingering niet groter is dan 0,005 inch.
4. Meet de trillingsniveaus opnieuw. Als de trilling lager is dan 5 mm/s RMS, is het probleem opgelost.

Lagerdefect

1. Inspecteer het lager op tekenen van putjes, krassen of vervuiling.
2. Vervang het lager door een nieuwe eenheid die voldoet aan de ISO 15014-1 normen.
3. Installeer het lager opnieuw en zorg voor een goede smering volgens de specificaties van de fabrikant.
4. Meet de trillingsniveaus opnieuw. Als de trilling lager is dan 5 mm/s RMS, is het probleem opgelost.

Resonantie

1. Gebruik FFT-analyse om de natuurlijke frequentie van het systeem te identificeren.
2. Pas de bedrijfssnelheid aan om resonantie te voorkomen. Als dit niet mogelijk is, installeer dan dempings- of trillingsdempers.
3. Meet de trillingsniveaus opnieuw. Als de trilling lager is dan 5 mm/s RMS, is het probleem opgelost.

9. Preventieve maatregelen

10. Reserveonderdelen en componenten

Bezoek onze e-catalogus voor gedetailleerde reserveonderdelen en componenten: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Referenties

• ANSI/ASME B73.1-2010: Asuitlijning
• ISO 15014-1: wentellagers
• IEEE 112-2015: Roterende elektrische machines
• NFPA 70: Nationale elektriciteitscode
• UNITEC-D Onderhoudsgids: Asuitlijning en trillingscontrole