De basis van machinetrillingen en trillingsmetingen

Trillingsmetingen / vibratiemetingen bij gasturbine

Het is belangrijk om trillingen in een vroeg stadium vast te stellen zodat schade kan worden voorkomen. De gevolgen van trillingen moeten niet worden onderschat. Trillingen in een turbine bijvoorbeeld, kunnen catastrofale gevolgen hebben voor mensen, het milieu en de fabriek. Het vroegtijdig vaststellen van trillingen en de oorzaak ervan zorgt ervoor dat onnodige ongevallen en hoge kosten kunnen worden voorkomen. Vaak zijn hier slechts kleine onderhoudsingrepen of reparaties voor nodig.

Oorzaken van machinetrillingen

Er zijn veel oorzaken waardoor machinetrillingen kunnen ontstaan. De meest voorkomende worden hieronder uitgelegd.

Repeterende krachten

Repeterende krachten ontstaan door een krachtpatroon dat zich steeds herhaalt. Vaak worden deze krachten in machines veroorzaakt doordat:

  1. De machine is ongebalanceerd:
    Het zwaartepunt van een roterend machineonderdeel ligt niet in het midden. Hierdoor ontstaat een repeterende kracht op de machine.
  2. De machine is verkeerd uitgelijnd:
    Machineonderdelen buigen tijdens rotatie waardoor repeterende krachten op de machine ontstaan.
  3. Slijtage aan de machine:
    Machineonderdelen slijten door het gebruik. Denk hierbij aan bijvoorbeeld lagers en tandwielen. Hierdoor kunnen repeterende krachten ontstaan.
  4. Onjuiste werking van de machine:
    Een onregelmatige energietoevoer kan zorgen dat repeterende krachten ontstaan.

Resonantie

Er bestaat een zekere natuurlijk vibratie bij elke machine. Elke machine heeft bepaalde resonantiefrequentie (of meerdere). Wanneer deze resonantiefrequentie samenvalt met het toerental ontstaat er resonantie. Wanneer het gaat om een relatief kleine kracht zal dit niet veel problemen veroorzaken. Grote krachten echter, kunnen catastrofale gevolgen hebben.

Losse onderdelen

Door oorzaken als lagers met te veel speling, losse bouten en corrosie, kan de machine gaan trillen. Door de enorme krachten in de machine kunnen losse onderdelen snel leiden tot schade.

Trillingsvormen

Er worden drie soorten trillingsvormen onderscheiden:

  • A-periodieke trillingen
    Bij deze trillingen worden de bewegingen niet herhaald met de tijd. Hierdoor kan het gedrag niet voorspeld worden.
  • Overgangstrillingen
    Deze trillingen kunnen slechts gedurende een bepaalde tijd worden waargenomen.
  • Periodieke trillingen
    Dit zijn trillingen die zich herhalen. Dit zijn de meest voorkomende trillingen bij machines (zie figuur 1).

Wat kun je met trillingsmetingen voorkomen?

Het (laten) uitvoeren van trillingsmetingen kost uiteraard geld. Het is dus belangrijk om in te zien wat ermee voorkomen kan worden, ofwel; welke kosten bespaard kunnen worden.

Ernstige machineschade

Wanneer trillingen niet vroegtijdig worden vastgesteld, ontstaat er vaak ernstige schade aan de machine. In de meest extreme gevallen moet de gehele machine worden vervangen. Vroegtijdig vaststellen van de oorzaak van trillingen kan een hoop kosten besparen en komt tevens de veiligheid ten goede.

Hoog energieverbruik

Trillende machines verbruiken meer energie. Er is namelijk extra energie nodig om de trillingen te weerstaan. Door de conditie van de machine te meten kan dit tot een minimum beperkt worden.

Ongeplande stilstand

Wanneer de conditie van een machine niet gemeten wordt kan een machine zomaar defect raken. Een ongeplande stilstand is het gevolg. Omdat veel fabrieken in procesindustrie constant operationeel dienen te zijn, levert dit enorm hoge (onnodige) kosten op. Dit kan in veel gevallen door middel van simpele ingrepen worden voorkomen, maar dan dient de conditie van de machine wel te worden gecontroleerd.

Leveringsproblemen

Veel bedrijven moeten zich houden aan bepaalde leveringsafspraken. Wanneer een machine ongepland stil staat door defecte onderdelen of ernstige schade is de kans groot dat het bedrijf zich niet aan deze afspraken kan houden. Dit zal zorgen voor klantontevredenheid.

Halffabricaten

Wanneer een machine onverwacht tot stilstand komt blijven er halffabricaten in het proces achter. In veel gevallen moeten deze weg worden gegooid in verband met bederving. In ieder geval levert het onnodige kosten op.

Onnodig onderhoud

Vaak worden onderdelen van machines preventief vervangen om zo te zorgen dat de machine ten alle tijden beschikbaar is. Hierdoor kan het voorkomen dat onderdelen onnodig vervangen worden. Door de conditie van de machine(onderdelen) te meten worden reparaties en vervangingen alleen gedaan wanneer dit daadwerkelijk nodig is.

Kwaliteitsproblemen

Voor het blote oog lijkt het in veel gevallen alsof een machine goed functioneert terwijl dit soms niet het geval is. Er zijn metingen nodig om dit vast te stellen. Indien dit niet gebeurt kan de kwaliteit van de producten eronder leiden.

Condition monitoring

Condition monitoring is controleren van de conditie van machines. Er bestaan hier verschillende methoden voor, maar trillingsmetingen is de meest betrouwbare methode. Lees meer over condition monitoring »