Diagnostiek en oplossing van overmatige trillingen van draaiend equipement: stapsgewijze technisch handboek

1. Beschrijving van het probleem en de toepassingsgebied

Overmatige trillingen in industriële roterend apparatuur (pompen, ventilatoren, compressoren, elektdreven) zijn een primaire indicator van mechanische en hydrodynamische defecten. Tijdige diagnose voorkomt catastrofale falen, slijtage van lagers, beschadiging van seals en stilleggingen van productielijnen op Oekraïense bedrijven.

Classificatie van kritischheid volgens ISO 10816 / ISO 18163:

• Zone A (0 – 1,8 mm/s RMS): Nieuw of hersteld apparatuur. Normale toestand.
• Zone B (1,8 – 4,5 mm/s RMS): Toegestane toestand voor langdurige continue bedrijfsuitoefening zonder beperkingen.
• Zone C (4,5 – 11,2 mm/s RMS): Onvoldoende toestand. Uitvoering is alleen mogelijk voor een beperkt aantal uren. Reparatie moet worden gepland.
• Zone D (> 11,2 mm/s RMS): Kritieke toestand. Hoog risico op plotselinge storing. Onmiddellijke stoppen met het apparaat.

2. Veiligheidsmaatregelen

WAAROGEWEN! VEILIGHEID BOVEN ALLES!

• Locatoren/Tag-out (LOTO): Voordat enige mechanische metingen worden uitgevoerd op open assen of werkzaamheden worden uitgevoerd om storingen op te lossen, de stroomvoorziening volledig uitschakelen en de hoofdschakelaar volgens de LOTO-procedure blokkeren (standaard EN 1037).
• Energieopslag: Neem de restdruk in hydraulische/pneumatische systemen en de potentiële energie van ingedrukte veer of hangende massa's in beschouwing.
• ZIZ: Gebruik beschermbril, helm, schoenen met metaalzool en strak zittend kleding (zonder vrije einden en stropdassen) om te voorkomen dat draaiende onderdelen de handen kunnen oppikken (minimale veilige afstand tot open assen — 0,5 meter).
• Hotte oppervlakken: De temperatuur van de lagerskast kan boven 80 °C liggen. Gebruik hittebestendige handschoenen.

3. Noodzakelijke diagnostische gereedschappen

4. Beginchecklist voor de beoordeling

5. Systeematische blokschema voor diagnose

1. STAP 1: Aanvankelijke analyse van het algemene vibratie niveau en frequentiespectrum
   • Meet de vibratiesnelheid (mm/s RMS) in horizontale, verticale en axiale richting op elke lagersteun.
   • IF het algemene waarde overschrijdt 4,5 mm/s (Zone C), THEN verplaats naar de analyse van de FFT-spectrum.
     • IF domineert een piek op de rotatiefrequentie $1 imes ext{RPM}$ in de radiale richting → PROBLEEM: rotoruitbalans (Zie Stap 2A).
     • IF pieken domineren op $1 imes$, $2 imes$ en $3 imes ext{RPM}$ in axiaal en radiaal richting → PROBLEEM: Ongekoppeldheid van assen (Zie Stap 2B).
     • IF hogere niet-synchronisatie frequenties (BPFO, BPFI, BSF, FTF) of hogere frequentie versnelling gedetecteerd → PROBLEEM: Ongeldig lagersdefect (Zie Stap 2C).
     • IF de trilling stijgt plotseling bij bereik van een bepaalde rotatiesnelheid → PROBLEEM: Resonantie (Zie stap 2D).

6. Matrix "Symptoom - Oorzaak"

7. Detailanalyse van oorzaak (Root Cause Analysis)

7.1. Dusbalans van de rotor (Rotor Imbalance)

Waarom ontstaat dit: Onregelmatige massa-verdeling ten opzichte van de rotatie-as. Ontstaat door afzetting van product (in ventilatoren/pompen), corrosie-afschuiving, erosie van de bladen, verlies van balansmassa's of mechanische schade tijdens reparatie.

Hoe bevestigen: De spectrum toont duidelijk een dominante piek op frequentie $1 imes ext{RPM}$ in horizontale en verticale richtingen. De faseverschil tussen horizontale sensoren op één lager bedraagt ongeveer $90^\circ - 105^\circ$.

Gevolgen: Overslag van lagers, versnelde slijtage van opleggingen, secundaire spleten in het lichaam.

7.2. Niet-uitgebalanceerd (Misalignment)

Waarom ontstaat dit: Montagefouten, thermische uitzetting van de unit tijdens het opwarmen, afzakken van de grondplaat of verzwakking van de bevestigingsbouten van de reducer/ motor.

Hoe te bevestigen: Het spectrum toont hoge amplitudeën op $1 imes ext{RPM}$, $2 imes ext{RPM}$, soms $3 imes ext{RPM}$. Axiale trilling is meer dan 50% van de maximale radiale. Bij controle met een laser is een hoek- of parallelle verschuiving van de assen boven de toleransen vastgesteld.

Gevolgen: Slijtage van assen, beschadiging van elastische elementen van koppelingen, oververhitting van lagers.

7.3. Defecten van rollendonderdelen (Bearing Defects)

Waarom ontstaat dit: Verstooring van het smeringsmode, invloed van vocht/abrazief, overbelasting, onjuiste aanslag met spanning of elektrische corrosie (stroomleidingen via de lager van frequentieomzetters).

Hoe te bevestigen: Verschijning van niet-synchronisatieharmonischen in de hoge frequentiezone (BPFO – buitengewicht, BPFI – binnenkant, BSF – rol-elementen). Toename van het niveau van het samengevoegde parameter van impactimpulsen.

Gevolgen: Rotorverstopping, vernietiging van de separator, schade aan de aanlegplassen van de as en het lichaam.

7.4. Resonantie (Resonance)

Waarom ontstaat dit: Overeenkomst van de aandringsfrequentie (rotatiefrequentie, tandcontactfrequentie) met de eigen trillingssfeer van de constructie (kader, buisleidingen, fundament).

Bevestiging: Uitvoering van een bump-test (slagtest) met een spectrometer en een inertie-opschakelaar in stilstand. Detectie van de eigenfrequentie, gelijk aan de werksnelheid.

Gevolgen: Catastrophale vernietiging van de grondconstructie bouten, vermoeiingsverslechtering van de ondersteunende constructies.

8. Stappenplan voor foutopsporing

8.1. Verwijderen van rotoruitbalansering

1. Stop het apparaat, voer de procedure LOTO uit.
2. Voer een grondig schoonmaken uit van de werkvloeren van de rotor (wieken, bladen) van aanslag en technische afzettingen uit.
3. Voer het veldbalanseren (in-situ balanseren) uit in twee vlakken (voor starre en flexibele rotoren volgens ISO 21940-11).
   • Installeer de vibratie-sensor en de optische toerental-sensor (tachometer).
   • Meet de initiële onbalans (amplitude en fase).
   • Stel een testbelasting van bekende massa in op het bepaalde positie.
   • Bereken en installeer de correctiegewichten via lassen of bevestigen op speciale aanslagplekken. De momenten van vastzetten van de bevestigingsgewichten van kracht klasse 10.9 voor M8 is 30 N·m, voor M10 — 58 N·m.
4. Voer een controleonderzoek uit: de vibratiehoogte mag niet boven de Zone B liggen volgens ISO 10816.

8.2. Verwijdering van assenverschuiving

1. Stop de aggregaat, blokkeer de voeding (LOTO), laat het uitrustingskoud worden tot kamertemperatuur om warmtewijshoek te voorkomen.
2. Demonteer de beschermkap van de koppeling. Inspecteer de elastische elementen van de koppeling op scheuren en slijtage.
3. Installeer de centring lasersysteem op de assen van het leidende en geleidende apparatuur.
4. Voer de geometrische parameters van de afstanden tussen de sensoren en de referentiepunten in in de besturingsterminal van het systeem.
5. Voer een draaiing van de assen (minimaal $180^\circ$) uit en lees het huidige verschil af.
6. Voer het positie-regelen van de voeten uit met kalibreerde onverzinkbare plaatjes (shim plates). Toegestane parallelle verschuiving en hoekafwijking na justering — minder dan 0,03 mm voor snelheden van 3000 omw/min.
7. Zet de bevestigingsbouten met een dynamometer sleutel vast in kruisrichting (moment voor M16 bouten klasse 8.8 — 195 N·m).
8. Herhaal het lasermeting na het vastzetten om de resultaten te bevestigen.

8.3. Vervanging van het defecte lagersysteem

1. Stop het apparaat, pas LOTO toe, verwijder de ketting/krachtwisselaar en demonteer de lagerschijf.
2. Kleur de buis en het lichaam schoon. Controleer de diameter van de buis met een micrometer (tolerantie voor de passendheid van de lager op de buis: voor een normale radiale speling wordt meestal een passendheid $k5$ of $m5$ gebruikt). Het radiale afwijken van de buis mag niet meer dan 0,012 mm zijn.
3. Verwarm de nieuwe lager met een inductieverwarming tot een temperatuur niet hoger dan 110 °C (controleer met een temperatuurkamer of thermoelement). Het gebruik van open vuur is verboden!
4. Snel de lager op de asuitsparing tot aan de snijranden monteren. Houd het in de axiale richting tot volledig afkoelen.
5. Vul het lege volume van de lagerschacht met vloeibare smering (bijvoorbeeld op basis van poliester met lithiumcomplex, klasse NLGI 2) tot 30–40%.
6. Monteer het onderdeel, regel de axiale speling (voor kegel- of zuigendelen volgens de OEM-technische documentatie).

9. Preventieve maatregelen

10. Vervangdeel en componenten

Voor het snelle oplossen van storingen bij draaiende apparatuur gebruikt u betrouwbare componenten uit de voorraad van UNITEC-D GmbH. In ons catalogus vindt u een breed sortiment industriële vervangende onderdelen met levering naar Oekraïne:

Volledige productenlijst en voorraad beschikbaar in ons elektronisch katalog UNITEC-D.

11. Referenties en standaarden

• ISO 10816-3: Mechanische trilling. Beoordeling van trillingen van machines op basis van metingen op niet-rotatieonderdelen. Deel 3: Industriële machines met een nominale vermogen boven 15 kW en een nominale snelheid van 120 min⁻¹ tot 15000 min⁻¹.
• ISO 18436-2: Monitoring toestand en diagnose van machines. Vereisten voor kwalificatie en beoordeling van personeel. Deel 2: Vibrationstoetsing en diagnose.
• ISO 21940-11: Mechanische trilling. Balanseren van rotoren. Deel 11: Procedures en toleransen voor rotoren in hard toestand.
• EN 1037: Veiligheid van machines. Preventie van onverwacht opstarten (LOTO).
• Technische veiligheidsvoorschriften voor machines en apparatuur (CE, UkrSEPRO).