Voorbeeld van diagnose van motortrillingen voor plantteams

Een motor hoeft niet zichtbaar te trillen om schade toe te brengen aan de lagers, koppeling of aangedreven apparatuur. Dit voorbeeld van een trillingsdiagnose van een motor laat zien hoe een onderhoudsteam van een oplopende trillingsmeting naar een praktische reparatiebeslissing kan gaan, zonder goede onderdelen te vervangen of de stilstand te verlengen.

Begin met de bedrijfsomstandigheden, niet met het spectrum

Een trillingsmeting zegt pas iets als deze gekoppeld is aan de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de machine. Noteer het motortoerental, de belasting, de procesomstandigheden, de montageopstelling, het type koppeling en de meetpunten. Een motor die op 1.780 RPM draait, heeft een bedrijfsfrequentie van ongeveer 29,7 Hz, oftewel 1.780 cycli per minuut. Dit toerental vormt het referentiepunt voor de interpretatie van de gegevens.

Meet aan de lagerhuizen aan de aandrijfzijde en de tegenoverliggende zijde, in horizontale, verticale en axiale richting. Snelheid is doorgaans nuttig om de algemene conditie van de machine en veelvoorkomende storingen op bedrijfstoerental vast te stellen. Versnelling en hoogfrequente envelopanalyse zijn nuttiger wanneer een defect aan een wentellager wordt vermoed. Temperatuur, geluid en visuele inspectie blijven ook van belang. Trillingsanalyse helpt de oorzaak te achterhalen, maar mag eenvoudige mechanische controles niet vervangen.

De basiswaarde is net zo waardevol als de huidige meting. Als dezelfde motor normaal op 0,08 inch per seconde snelheid draait en nu op 0,31 inch per seconde, verdient die verandering aandacht, zelfs als een algemene alarmgrens niet is overschreden. Acceptatiegrenzen variëren afhankelijk van de motorgrootte, de stijfheid van de fundering, het belang van de machine en de norm die de faciliteit hanteert.

Voorbeeld van een trillingsdiagnose van een motor: een pompmotor met koppeling

Neem een motor van 40 HP en 1.800 RPM die via een flexibele koppeling een centrifugaalpomp aandrijft. De pomp blijft in bedrijf, maar operators melden een nieuw laagfrequent gebrom en de onderhoudsmonteur stelt vast dat de totale trilling aan de aandrijfzijde van de motor in twee weken is toegenomen. De motorstroom, persdruk en het debiet blijven vrijwel normaal.

De technicus verzamelt metingen terwijl de pomp onder de gebruikelijke procesbelasting draait. De totale snelheid is het hoogst bij het lagerhuis aan de aandrijfzijde van de motor:

| Meetpunt | Totale snelheid | Belangrijkste patroon |
|---|---:|---|
| Aandrijfzijde motor, horizontaal | 0.31 in/s | Sterk 1x bedrijfstoerental |
| Aandrijfzijde motor, verticaal | 0.27 in/s | Sterk 1x en minder sterk 2x |
| Aandrijfzijde motor, axiaal | 0.24 in/s | Verhoogde 1x en 2x |
| Tegenoverliggende zijde motor, horizontaal | 0.12 in/s | Lichte 1x bedrijfstoerental |
| Binnenste lager van de pomp, axiaal | 0.22 in/s | Verhoogde 1x en 2x |

Het spectrum toont een dominante piek bij 1x het bedrijfstoerental, ongeveer 1.780 CPM, met een duidelijke tweede harmonische bij 2x. De axiale metingen liggen veel hoger dan de historische waarden van de motor en zijn verhoogd aan beide zijden van de koppeling. De lagerenvelopgegevens laten geen duidelijke lagerdefectfrequenties zien en er is geen breed hoogfrequent energiespectrum dat wijst op een ernstig smeer- of loopvlakprobleem.

De eerste gedachte kan zijn dat de rotor uit balans is, omdat 1x het bedrijfstoerental dominant is. Dat zou echter een onvolledige conclusie zijn. Onbalans veroorzaakt doorgaans de sterkste respons in radiale richting, vaak met een zuivere 1x-piek en een stabiele fase. In dit geval wijzen de axiale respons en de 2x-component eerder op een verkeerde uitlijning van de koppeling.

Na het vergrendelen en labelen van de installatie controleert het team de koppeling en ontdekt versleten elastomeerelementen en een zichtbare ophoping van procesresten rond de pompbasis. Een laseruitlijning bevestigt een parallelle afwijking van 0.008 inch en een hoekafwijking van 0.006 inch per inch. De flexibele koppeling had de afwijking een tijdlang opgevangen, maar de versleten elementen beperkten de overgedragen krachten niet langer.

De reparatie omvat het reinigen van de basis, het verhelpen van zachte voet aan een van de motorvoeten, het vervangen van de koppelingselementen en een nauwkeurige uitlijning nadat rekening is gehouden met de leidingen en thermische uitzetting. Na het herstarten daalt de horizontale snelheid aan de aandrijfzijde van de motor tot 0.09 in/s en de axiale meting tot 0.07 in/s. De 2x-piek is niet langer significant.

Dit resultaat bevestigt de diagnose betrouwbaarder dan het oorspronkelijke spectrum alleen. Na een reparatie moeten altijd opnieuw metingen worden uitgevoerd onder vergelijkbare bedrijfsomstandigheden. Als de trilling verhoogd blijft, was de oorspronkelijke storing mogelijk slechts een deel van het probleem.

Wat het patroon u vertelt

Een enkele trillingsfrequentie geeft zelden een definitief antwoord. De trillingsrichting, harmonischen, faseverhouding, veranderingen in de bedrijfsomstandigheden en fysieke inspectie bepalen of het patroon aanleiding geeft tot actie.

Een sterke 1x-piek met hoge radiale trilling wijst vaak op onbalans, excentriciteit, een verbogen as of een proceskracht. Controleer bij een machine met directe koppeling op afzettingen op een ventilator, schade aan de pompwaaier of een gewijzigde balans voordat u een balanceercorrectie inplant. Een rotor balanceren terwijl een losse basis of verkeerd uitgelijnde koppeling blijft zitten, kan het symptoom kortstondig verminderen zonder de oorzaak aan te pakken.

Hoge axiale trilling bij 1x en 2x is een veelvoorkomend kenmerk van verkeerde uitlijning, vooral bij gekoppelde motor- en pompsystemen. Hoekafwijkingen verhogen doorgaans de axiale krachten. Parallelle afwijkingen kunnen ook aanzienlijke radiale trillingen veroorzaken. Het precieze patroon hangt af van de stijfheid van de koppeling, het astoerental, de staat van de fundering en de mate waarin de machine beweegt wanneer deze op bedrijfstemperatuur komt.

Meerdere harmonischen van het bedrijfstoerental, zoals 1x, 2x, 3x en hoger, wijzen vaak op mechanische speling. Controleer de bevestigingsbouten, gebarsten grout, zachte voet, de passing van de lagers en de constructiesteunen. Een losse motor kan ook misleidende trillingspatronen veroorzaken die op onbalans of verkeerde uitlijning lijken.

Lagerdefecten gedragen zich anders. Naarmate de schade voortschrijdt, kunnen lagerfrequenties en hoogfrequente impacts optreden. Smeerproblemen kunnen hoogfrequente trillingen verhogen voordat er een duidelijke defectfrequentie ontstaat. Lagers vervangen alleen omdat een motor trilt, kan echter tijd en voorraad verspillen als de onderliggende oorzaak een verkeerde uitlijning, verontreiniging of een instabiele fundering is.

Controleer de storing voordat u onderdelen bestelt

Gebruik trillingsgegevens om een reparatiehypothese op te stellen en controleer die vervolgens met directe inspecties. In het voorbeeld van de pomp met koppeling waren inspectie van de uitlijning en de staat van de koppeling, controle op zachte voet en inspectie van de basis de juiste vervolgstappen. Een thermische scan en controle van de motorstroom leverden nuttige aanvullende informatie op, maar geen van beide zou op zichzelf een verkeerde uitlijning hebben bevestigd.

Als de trilling sterk verandert met de belasting, onderzoek dan eerst de aangedreven machine en het proces. Een pomp die ver buiten haar beste rendementspunt werkt, cavitatie, variaties in riemspanning, problemen met tandwielen of beperkingen in de luchtstroom kunnen trillingen terug naar de motor overbrengen. Als de trilling aanwezig is wanneer de motor zonder koppeling draait, zijn de motor, montage, ventilator of rotor waarschijnlijker de oorzaak.

Fasegegevens kunnen de zekerheid verder vergroten. Onbalans veroorzaakt bijvoorbeeld doorgaans een herhaalbare faseverhouding bij 1x. Speling kan een instabiele fase en wisselende amplitudes veroorzaken. Faseanalyse vereist consistente meetlocaties en een betrouwbare toerentalreferentie. Daarom is deze vooral nuttig wanneer het team over de apparatuur en training beschikt om de metingen correct uit te voeren.

Vertaal de diagnose naar een stilstandsplan

De reparatiebeslissing hangt af van de ernst, de trend, het belang van de machine en de beschikbare redundantie. Een kleine, stabiele toename van de trilling bij een niet-kritieke ventilator kan reden zijn voor geplande monitoring. Een snel oplopende axiale trend bij een productie pomp zonder reserve-eenheid moet leiden tot een geplande ingreep voordat schade aan de koppeling overslaat op lagers, afdichtingen of assen.

Leg de gegevens op het typeplaatje van de motor, de framegrootte, asafmetingen, montageconfiguratie, het onderdeelnummer van de koppeling en de lagernummers vast voordat u onderdelen verwijdert. Bij oudere apparatuur is een exacte identificatie bijzonder waardevol. Motoren en bijbehorende MRO-onderdelen kunnen uit productie worden genomen lang voordat de procesapparatuur die ze aandrijven wordt afgeschreven.

Als vervanging nodig is, controleer dan de elektrische specificaties, het type behuizing, de bedrijfsfactor, het toerental, de montage, de asconfiguratie en de toepassingseisen, in plaats van alleen het vermogen te vergelijken. Used Industrial Parts ondersteunt onderhoudsteams bij het inkopen van nieuwe, gebruikte en verouderde industriële apparatuur wanneer een exacte of compatibele vervanging nodig is onder tijdsdruk door stilstand.

Een goed trillingsprogramma eindigt niet zodra de meetwaarde daalt. Sla de metingen na de reparatie op als de nieuwe referentie en bekijk vervolgens de trend tijdens de volgende meetronde. Dat overzicht helpt de volgende technicus sneller van een ongewoon geluid of verhoogde meting naar een reparatie te gaan die de productielijn draaiende houdt.