15 Problemen en symptomen van mechanische trillingen

1. Onevenwichtigheden

Kenmerken van symptomen van onbalansfalen:

• Hoofdfrequentie trilling gelijk aan rotorsnelheid
• Radiale trillingen komen veel voor
• De trillingsfase is stabiel
• Vibratie verandert met het kwadraat van de snelheid
• De richting van de trillingsfaseverschuiving is evenredig met de meetrichting

1) Couple onbalans

Symptoomkenmerken van een verstoord evenwicht tussen paren:

• Het heeft 180° faseverschil op dezelfde as;
• 1x RPM frequentie bestaat en domineert;
• De trillingsamplitude verandert met het kwadraat van de verhoogde snelheid;
• Het kan grote axiale en radiale trillingsamplituden veroorzaken;
• De dynamische balans moet worden gecorrigeerd in twee correctievlakken.

2) Onbalans van cantileverrotor

Symptoomkenmerken van onbalans van de cantileverrotor:

• 1X snelheidsfrequentie bestaat in zowel radiale als axiale richtingen;
• Aflezingen in axiale richting zijn in fase, maar aflezingen in radiale richting kunnen instabiel zijn;
• Cantileverrotors hebben vaak zowel kracht- als kracht-koppelonevenwichtigheden, dus beide moeten gecorrigeerd worden.

2. Muitlijning

1) Angulaire scheefstand

Symptoomkenmerken van hoekige uitlijning:

• Het kenmerk is een hoge axiale trilling;
• Er is een faseverschil van 180° tussen de koppelingskanten;
• Het heeft meestal hoge axiale trillingen bij 1X en 2X snelheden;
• Meestal domineren 1X, 2X of 3X RPM frequenties niet;
• Symptomen kunnen duiden op een storing in de koppeling.

2) Parallelle uitlijning

Symptoomkenmerken van parallelle uitlijning:

• Wanneer de trilling met een faseverschil van 180° in de radiale richting ernstig verkeerd is uitgelijnd, worden hogere harmonische frequenties gegenereerd;
• 2X RPM amplitude is vaak groter dan 1X RPM amplitude, wat vergelijkbaar is met de symptomen van hoekuitlijning;
• Het ontwerp van de koppeling kan de vorm en amplitude van de trillingsspectrum.

3). Gekantelde rollagers

Symptoomkarakteristieken van gekantelde rollagers:

• Trillingssymptomen zijn vergelijkbaar met hoekafwijkingen;
• Proberen de koppeling opnieuw te centreren of de rotor uit te balanceren lost het probleem niet op;
• Het produceert een faseverschuiving van ongeveer 180° lateraal;
• Er is een draaiende beweging naar opzij of van boven naar beneden.

3. Excentrische rotor

Symptoomkenmerken van excentrische rotor:

• Het heeft een maximale 1x-snelheidsfrequentietrilling in de richting van de rotorhartlijn;
• Het relatieve faseverschil is 0° of 180°;
• Pogingen tot dynamisch uitbalanceren zullen de trillingsamplitude in de ene richting verminderen, maar kunnen de trillingen in de andere richting verhogen.

4. Buigas

Symptoomkenmerken van de buigas:

• Een gebogen as veroorzaakt grote axiale trillingen;
• Als de bocht zich dicht bij het spanmiddelpunt van de as bevindt, domineert de 1X snelheidsfrequentie;
• Als de bocht zich dicht bij beide uiteinden van de asoverspanning bevindt, domineert de 2X snelheidsfrequentie;
• Het faseverschil in de axiale richting is meestal 180°.

5. Mechanisch losmaken

1) Mechanisch losmaken (A)

Symptoomkenmerken van mechanische loslating (A):

• Dit wordt veroorzaakt door de losse structuur van de machinevoeten;
• Vervorming van de fundering veroorzaakt problemen met "zachte voeten";
• Faseanalyse zal een verticaal faseverschil van ongeveer 180° onthullen tussen de basisplaatcomponenten van de machine.

2) Mechanisch losmaken (B)

Symptoomkenmerken van mechanische loslating (B):

• Dit wordt veroorzaakt door losse ankerbouten;
• Gebarsten structuren of behuizingen kunnen trillingen produceren bij snelheidsfrequenties van 0,5X, 1X, 2X en 3X.

3) Mechanisch losmaken (C)

Symptoomkenmerken van mechanische loslating (C):

• De fase is vaak instabiel;
• Er worden veel harmonische frequenties gegenereerd.

6. Wrijving rotor

Symptoomkenmerken van rotorwrijving:

• Het trillingsspectrum is vergelijkbaar met mechanisch losmaken;
• Gewoonlijk produceert het een reeks frequenties die zelfopgewekte trillingen kunnen opwekken;
• Er kunnen subharmonische snelheidstrillingen optreden;
• Frictie kan de gedeeltelijke of volledige omtrek zijn.

7. Resonantie

Symptoomkenmerken van resonantie:

• Resonantie treedt op wanneer de frequentie van de geforceerde trilling samenvalt met de frequentie van de zelfoscillatie;
• Wanneer de as door de resonantie gaat, verandert de fase met 180° en wanneer het systeem in resonantie is, wordt er een grote trillingswaarde gegenereerd.

8. Riem en poelie

1) Riemresonantie

Symptoomkenmerken van riemresonantie:

• Als de frequentie van de zelfoscillatie van de riem samenvalt met de frequentie van de rijsnelheid of de aangedreven snelheid, kunnen er grote trillingen optreden;
• Door de riemspanning te veranderen, kan de zelfoscillatiefrequentie van de riem veranderen.

2) Versleten, losse of niet bij elkaar passende riemen

Symptoomkenmerken van versleten, losse of niet op elkaar passende riemen:

• 2X RPM frequentie domineert;
• Trillingsamplitude is vaak onstabiel, soms in pulsen, frequenties of aangedreven snelheidsfrequenties;
• Versleten of verkeerd uitgelijnde tandriemen produceren grote trillingswaarden in de frequentie van de tandriem;
• De riem trilt met een frequentie die lager is dan de rijsnelheid of de aangedreven snelheid.

3) Excentrische riemschijven

Symptoomkenmerken van excentrische katrol:

• Excentrische of ongebalanceerde poelies produceren grote waarden van poelietrillingen bij een frequentie van 1x de snelheid;
• Het heeft een maximale trillingsamplitude in dezelfde richting als de riem;
• Wees voorzichtig bij het uitbalanceren van excentrische katrollen.

4) Uitlijnfout riem/poelie

Symptoomkenmerken van verkeerde uitlijning van riem/pulley:

• Er zal een grote axiale trilling van 1X de toerentalfrequentie optreden als de poelie niet uitgelijnd is;
• De grootste trillingsamplitude op de motor is vaak de toerentalfrequentie van de turbine.

9. Hydrodynamische opwinding

1) Doorlaatfrequentie van het blad

Symptoomkenmerken van hydrodynamische excitatie:

• Als de speling tussen het blad en de behuizing niet uniform is, kan de amplitude van de trilling van het blad door de frequentie (BPF) erg hoog zijn;
• Trillingen met een hoge amplitude van de doorlaatfrequentie van de vinnen (BPF) kunnen optreden als de wrijvingsring vastzit op de as;
• De excentrische rotor kan een te grote amplitude van BPF-trillingen (blade passage frequency) produceren.

2) Vloeistofturbulentie

Symptoomkenmerken van turbulentie van vloeistoffen:

• In de ventilator wordt de luchtstroom vaak turbulent door de drukverandering of snelheidsverandering van de luchtstroom in het stromingskanaal;
• Het produceert willekeurige, laagfrequente trillingen in het frequentiebereik van 0 tot 30 Hz.

3) Cavitatie

Symptoomkenmerken van cavitatie:

• De cavitatie zal willekeurige, hoogfrequente, breedbandige energietrillingen opwekken die gesuperponeerd worden op de bladdoorlaatfrequentie (BPF);
• Meestal duidt dit op een onjuiste inlaatdruk;
• Als het cavitatieverschijnsel kan blijven bestaan, kan dit leiden tot corrosie van de waaierbladen en pomphuizen;
• Het klonk alsof er grind door een pomp ging.

10. Trilling verslaan

Symptoomkenmerken van beatrilling:

• Kloptrilling is het resultaat van de synthese van twee trillingen met een zeer nauwe frequentie, in fase en uit fase;
• Het breedbandspectrum verschijnt als een piek boven en onder, en de fluctuatie zelf is het kloppen van het frequentieverschil tussen twee pieken in het breedbandspectrum.

11. Excentrische rotor

• Stroomfrequentie FL (50 Hz in China = 3000 tpm)
• Polar P
• Doorlaatfrequentie rotorstaven Fb = aantal rotorstaven * rotorsnelheid
• Synchrone snelheid NS=2XFL/P
• Slipfrequentie FS = synchroon toerental - rotortoerental

1) Excentriciteit van de stator, kortsluiting in de isolatie en losse kernen

Symptoomkenmerken van excentriciteit van de stator, kortsluiting in de isolatie en losse kernen:

• Het statorprobleem genereert hoge amplitude vermogensfrequenties en verdubbelt (2FL) elektromagnetische trillingen;
• De excentriciteit van de stator produceert een ongelijkmatige luchtspleet en de vibratie in één richting is duidelijk;
• Voeten met zachte zolen kunnen excentriciteit van de stator veroorzaken.

2) Synchrone motoren

Symptoomkarakteristieken van synchrone motoren:

• Het wordt geproduceerd door losse statorspoelen in synchrone motoren;
• Spoelen met een hoge amplitude trillen en kunnen frequenties doorgeven;
• Spoelen passeren een zijband aan beide kanten van de frequentie die gepaard gaat met een 1X snelheidsfrequentie.

3) Fasefout in voeding

Symptoomkenmerken van fasestoringen in de voeding:

• Faseproblemen veroorzaken een verdubbeling van de voedingsfrequentie;
• (2FL) gaat gepaard met (1/3) FL zijbanden;
• De amplitude van elektromagnetische trillingen bij twee voedingsfrequenties (2FL) kan pieken van meer dan 25 mm/s als fouten in de voeding niet worden gecorrigeerd;
• De lokale storing van de voedingsconnector is slechts een incidentele contactfout.

4) Excentrische rotoren

Symptoomkenmerken van excentrische rotor:

• De excentrische rotor creëert een roterende, variabele luchtspleet die gepulseerde trillingen genereert;
• Verfijningsspectroscopie is vaak nodig om de harmonische frequenties van de tweevoudige voedingsfrequentie (2F) te scheiden van de rotatiesnelheid.

5) Broken rotorstang

Symptoomkenmerken van gebroken rotorstang:

• De rotatiesnelheid en de harmonische frequentie ervan, vergezeld van een zijband met pooldoorgangsfrequentie (Fp) aan beide zijden, duidt op een rotorbreukfout;
• Als de rotorstaven beide kanten van de frequentie (RBPF) passeren, geeft een tweevoudige zijband van de voedingsfrequentie (2FL) aan dat de rotorstaven los zitten.
• Vaak is de amplitude van de doorlaatfrequentie van de rotorstang (RBPF) erg hoog bij twee keer (2XRBPF) en drie keer (3XRBPF), terwijl de amplitude van RBPF erg klein is bij de fundamentele frequentie (1XRBPF).

12. Gelijkstroommotoren

Symptoomkenmerken van storingen aan gelijkstroommotoren:

• DC motorstoringen kan worden gedetecteerd met behulp van een thyristorfrequentie (SCR) die hoger is dan normaal.
• Deze fouten omvatten kapotte wikkelingen en defecten aan zekeringen en besturingskaarten die trillingen met een hoge amplitude kunnen produceren bij 1X tot 5X de vermogensfrequenties.

13. Versnelling defect

Spectrum normale toestand:

• Het spectrum in de normale toestand toont 1X en 2X snelheidsfrequentie en GMF frequentie van de tandwieloverbrenging;
• De GMF-tandwielfrequentie gaat meestal gepaard met een zijband van de rotatiesnelheidsfrequentie;
• Alle trillingspieken hebben een lage amplitude, zonder zelfoscillatiefrequentie.

1) Effect van tandbelasting

Symptoomkenmerken van de effecten van tandbelasting:

• De frequentie van tandwielnetten is vaak gevoelig voor belasting;
• Een hoge amplitude van de GMF-frequentie van de tandwielmaas wijst niet noodzakelijkerwijs op defecte versnelling;
• Elke analyse moet worden uitgevoerd bij maximale belasting.

2) Tslijtage

Symptoomkenmerken van tandslijtage:

• Opwekking van de zelfoscillatiefrequentie gaat gepaard met een zijband die het tandwiel 1X de rotatiefrequentie doet slijten, wat duidt op slijtage van de tanden;
• Zijbanden zijn een betere indicator voor slijtage dan de GMF-frequentie van de tandwieloverbrenging;
• De amplitude van de frequentie van de tandwielmaas verandert mogelijk niet als de tanden van het tandwiel slijten.

3) Excentriciteit en speling van het tandwiel

Symptoomkarakteristieken van excentriciteit van het tandwiel en zijwaartse speling:

• De hogere amplitude zijbanden aan beide zijden van de GMF-tandwielmaasfrequentie geven aan dat de excentrische zijspeling van het tandwiel en de tandwielas niet parallel zijn;
• Defecte tandwielen moduleren de zijbanden;
• Abnormale spelingoverschrijdingen zorgen er normaal gesproken voor dat het tandwiel gaat trillen op de zelfoscillatiefrequentie.

4) Tandwielen verkeerd uitgelijnd

Symptomatische kenmerken van verkeerde uitlijning van tandwielen:

• Een verkeerde uitlijning van het tandwiel veroorzaakt altijd harmonische frequenties van de tweede of hogere orde tandwielmaasfrequenties, wat gepaard gaat met een zijband van de rotatiesnelheidsfrequentie;
• De grootte van de basisfrequentie van de tandwielmaas (1XGMF) is kleiner, terwijl de grootte van de 2X en 3X tandwielmaasfrequenties groter is;
• Om minstens 2X GMF-frequenties vast te leggen, is het belangrijk om een voldoende hoge waarde in te stellen voor de maximale analysefrequentie Fmax.

5) Gebroken/gebarsten tanden

Symptomatische kenmerken van gebroken/verloren tanden:

• Een gebroken of gebarsten tand produceert een trilling met een hoge amplitude bij 1X de snelheidsfrequentie van dat tandwiel;
• Het zal een zelfoscillerende frequentietrilling opwekken met een fundamentele zijband van de rotatiesnelheid aan beide kanten ervan;
• Het maakt gebruik van de golfvorm in het tijdsdomein om de beste indicatie te geven van een gebroken of gebarsten tand;
• Het tijdsinterval tussen de twee pulsen is de reciproke van 1X de snelheid.

6) Tetenslijtage

Symptomatische kenmerken van oscillerende tanden:

• De trilling van de oscillerende tandwielen is een laagfrequente trilling die vaak wordt genegeerd.

14. Rollagers

1) Fase 1 van de ontwikkeling van storingen in wentellagers

Kenmerken van symptomen in de eerste fase van de ontwikkeling van rollagerfalen:

• Vanaf de eerste aanwijzingen in het ultrasone frequentiebereik (>250 KHz) kan het spectrum het best worden geëvalueerd met behulp van de trillingsversnelling enveloptechniek (vibration spike energy gSE).

2) Fase 2 van de ontwikkeling van storingen in wentellagers

Symptomatische kenmerken van de tweede fase van de ontwikkeling van rollagerfalen:

• Kleine fouten wekken de natuurlijke frequentie trillingen van wentellageronderdelen.
• De storingsfrequentie ligt in het bereik van 500-2000 Hz.
• Aan het einde van de tweede fase van de ontwikkeling van rollagerfouten verschijnen zijbandfrequenties aan de linker- en rechterkant van de zelfoscillatiefrequentie.

3) Fase 3 van de ontwikkeling van storingen in wentellagers

Symptomen die kenmerkend zijn voor fase 3 van de ontwikkeling van rollagerfalen:

• Het heeft een frequentie van wentellagerdefecten en harmonische frequenties
• Het aantal zijbanden neemt toe met het aantal harmonische frequenties waarbij de foutfrequentie optreedt bij zware slijtage;
• In dit stadium is de slijtage met het blote oog zichtbaar en verspreidt ze zich over de omtrek van het lager.

4) Fase 4 van de ontwikkeling van storingen in wentellagers

Symptoomkenmerken van fase 4 van de ontwikkeling van rollagerfalen:

• Discrete storingsfrequenties van wentellagers verdwijnen en worden vervangen door breedbandige willekeurige trillingen in de vorm van geluidshorizons;
• Tegen het einde van deze fase beïnvloedt het zelfs de amplitude van de 1X snelheidsfrequentie;
• In feite kan de omvang van de hoogfrequente geluidshorizon en de totale omvang worden verminderd.

15. Glijlagers

1) Oscillatie-instabiliteit van de oliefilm

Symptoomkenmerken van oscillatie van de oliefilm:

• Oscillatie van de oliefilm kan optreden als de machine wordt gebruikt bij een kritisch rotortoerental van 2X;
• Wanneer de rotor oploopt tot het tweede kritieke rotortoerental, komt de oliefilm in de buurt van het kritieke rotortoerental en door de overmatige trillingen kan de oliefilm de as niet ondersteunen;
• De oscillatiefrequentie van de oliefilm is vergrendeld bij het kritieke rotortoerental; als het rotortoerental toeneemt, neemt de oscillatiefrequentie van de oliefilm niet toe.

2)  Instabiliteit

Symptoomkenmerken van oliefilmwervelingen:

• Meestal treedt dit op in het frequentiebereik van 42-48% van de rotatiesnelheid.
• Soms is de trillingsamplitude erg groot en is de vorticiteit van de oliefilm inherent onstabiel omdat de middelpuntvliedende kracht toeneemt.

3) Slijtage glijlager/afwijking

Symptoomkenmerken van glijlagerslijtage/slijtagefalen:

• In de slijtagefase van het glijlager ontstaan harmonische trillingen met een grote amplitude bij toerentalfrequenties;
• Bij overmatig glijden lagerspelingKleine onevenwichtigheden of uitlijnfouten kunnen leiden tot grote trillingswaarden.