Vibratie monitoring van industriële ventilatoren met VibSys®

Industriële ventilatoren worden gebruikt in de energieopwekking, de procesindustrie, de productie, de gebouwtechniek en andere toepassingen waar een betrouwbare luchtstroom of gasbeweging essentieel is. Afhankelijk van de toepassing kunnen ventilatoren zorgen voor ventilatie, koeling, verbrandingslucht, procesluchtstroom, afzuiging of stofafzuiging.

Hoewel ventilatorontwerpen en bedrijfsomstandigheden aanzienlijk variëren, hebben zij een gemeenschappelijke uitdaging op het gebied van betrouwbaarheid: het roterende geheel moet mechanisch stabiel blijven terwijl de luchtstroombehoefte, speed, belasting en procesomstandigheden in de loop van de tijd kunnen veranderen. Mechanische slijtage kan de beschikbaarheid van de ventilator beïnvloeden en uiteindelijk het proces of systeem dat de ventilator ondersteunt, verstoren.

De kriticiteit van ventilatoren varieert per toepassing. Sommige ventilatoren functioneren als ondersteunende apparatuur met beschikbare redundantie, terwijl andere functies vervullen die de productie direct kunnen beperken wanneer ze niet beschikbaar zijn. Continue conditiebewaking van vibraties biedt onderhoudsteams meer inzicht in zich ontwikkelende mechanische veranderingen en helpt bepalen waar verdere analyse of onderhoud nodig is.

De uitdaging: verschillende ventilatorontwerpen en veranderende bedrijfsomstandigheden

Industriële ventilatoren zijn verkrijgbaar in vele mechanische configuraties. Centrifugaal- en axiaalventilatoren verplaatsen lucht op verschillende manieren, terwijl hun aandrijfsystemen riem-aangedreven, direct gekoppeld of direct aangedreven kunnen zijn. Deze verschillen beïnvloeden zowel het mechanische gedrag als de meest relevante posities voor vibratiemetingen.

Bedrijfsomstandigheden voegen nog een extra laag van complexiteit toe. Ventilatorsnelheid, luchtstroom, systeemweerstand, klepstand, temperatuur en procesomstandigheden kunnen allemaal het vibratiegedrag beïnvloeden. In procestoepassingen kunnen verontreiniging of materiaalophoping op de waaier de balans van de rotor geleidelijk veranderen, terwijl erosie of slijtage een soortgelijk effect kunnen hebben.

Een verandering in vibraties duidt daarom niet automatisch op mechanische slijtage. Metingen moeten worden geïnterpreteerd in de context van de ventilatorconfiguratie en de bedrijfsomstandigheden.

Voor faciliteiten met veel ventilatoren verspreid over verschillende procesgebieden vormt de dekking van de monitoring een extra uitdaging. Periodieke trillingsroutes bieden nuttige momentopnames, maar tussen inspecties door kunnen zich mechanische veranderingen voordoen. Het handmatig verhogen van de meetfrequentie vereist bovendien extra tijd en expertise op het gebied van vibraties.

Waarom vibratiemonitoring van belang is voor industriële ventilatoren

Veel relevante mechanische problemen bij industriële ventilatoren ontwikkelen zich geleidelijk en beïnvloeden het vibratiegedrag voordat er een functiefout optreedt. Slijtage van lagers, onbalans van de rotor, mechanische speling, uitlijningsproblemen en structurele resonantie kunnen allemaal meetbare veranderingen veroorzaken.

De oorzaak en betekenis van deze veranderingen zijn afhankelijk van de configuratie van de ventilator. Materiaalafzetting of erosie op een centrifugaalwaaier kan onbalans veroorzaken, terwijl veranderingen in de toestand van de schoepen of de rotor het vibratiegedrag van een axiale ventilator kunnen beïnvloeden. Bij riemaangedreven systemen komen extra mechanische componenten zoals riemen en riemschijven aan te pas, terwijl bij direct gekoppelde systemen meer nadruk ligt op de toestand van de koppeling en de uitlijning.

Ventilatorbehuizingen, steunen en aangrenzende constructies kunnen eveneens van invloed zijn op de gemeten vibraties. In sommige toepassingen kunnen aerodynamische excitatie of bladpassfrequenties een wisselwerking aangaan met de natuurlijke frequenties van de constructie en de trillingsrespons versterken.

Doorlopende trendanalyse biedt de historische context die nodig is om tijdelijke operationele invloeden te onderscheiden van blijvende veranderingen in het mechanisch gedrag. Ondersteunende snelheidsinformatie kan aanvullende context bieden, met name voor ventilatoren die op variabele speed draaien.

Hierdoor kunnen onderhoudsteams vaststellen welke veranderingen een grondigere diagnostische analyse vereisen, in plaats van elke toename in vibraties te beschouwen als een zich ontwikkelende storing.

Toepassing van VibSys® op industriële ventilatoren

VibSys® is ontworpen voor continue conditiebewaking van vibraties in roterende apparatuur en kan worden toegepast op verschillende industriële ventilator- en aandrijflijnconfiguraties.

VibSys® verzamelt continu hoogwaardige vibratiegegevens en ondersteunende machinegegevens dicht bij de bewaakte apparatuur en verwerkt deze informatie lokaal. Vibratie en kunnen worden gemeten op relevante posities in de motor, de aandrijflijn, de lagers en de ventilatorassemblage, afhankelijk van de mechanische configuratie.

Waar relevant bieden speedmetingen aanvullende operationele context voor het interpreteren van vibratiegedrag en het uitvoeren van verdere diagnostische analyses. Gedetailleerde vibratiegegevens blijven beschikbaar wanneer trends in de toestand aangeven dat nader onderzoek vereist is.

Voor faciliteiten met een groter aantal ventilatoren biedt continue monitoring tevens de mogelijkheid om de zichtbaarheid van de toestand te vergroten zonder dat het handmatige werk voor vibratiemetingen evenredig toeneemt. De monitoring kan beginnen met geselecteerde ventilatoren en worden uitgebreid naar aanvullende apparatuur of procesgebieden naarmate de behoeften toenemen.

Dankzij open connectiviteit kunnen conditie-informatie en vibratiegegevens worden geïntegreerd in bestaande fabrieks- en analyseomgevingen.

VibSys® is bedoeld voor conditiebewaking en diagnostiek ter ondersteuning van besluitvorming op het gebied van onderhoud. Het vervangt geen specifieke machinebeveiliging, veiligheidsgerelateerde uitschakelsystemen of andere beveiligingsfuncties.

Typische VibSys®-installaties op industriële ventilatoren

Industriële ventilatorconfiguraties variëren afhankelijk van de luchtstroomvereisten, het ventilatorontwerp, de aandrijving, het toerental, het vermogen en de procesomstandigheden. De volgende voorbeelden illustreren drie verschillende configuraties en laten zien hoe trillings- en speedmetingen kunnen worden toegepast op relevante posities in het roterende geheel.

Riem aangedreven centrifugaalventilatoren

Riem aangedreven centrifugaalventilatoren maken gebruik van een riem- en poelieoverbrenging om vermogen van de motor naar de ventilatoras over te brengen. Deze configuratie brengt extra mechanische componenten met zich mee waarvan de toestand het vibratiegedrag kan beïnvloeden, waaronder riemen, poelies, lagers en de roterende ventilatorconstructie.

Vibratiemonitoring op relevante lagerlocaties biedt inzicht in zich ontwikkelende mechanische veranderingen, terwijl een optionele snelheidsmeting operationele context toevoegt voor verdere diagnostische analyse. Continue trendanalyse ondersteunt de identificatie van lagerverslechtering, rotoronbalans, mechanische speling en vibraties die verband houden met de toestand van de riem, de riemspanning of een verkeerde uitlijning van de riemschijven. Door deze veranderingen in de loop van de tijd te monitoren, kunnen onderhoudsteams zich ontwikkelende problemen identificeren en onderhoud plannen voordat deze leiden tot ernstigere verslechtering van de apparatuur of onverwachte downtime.

 

[Klik hier om te vergroten]

 

Direct gekoppelde centrifugaalventilatoren
Bij een direct gekoppelde centrifugaalventilator wordt de motor via een koppeling in plaats van een riemaandrijving met de ventilatoras verbonden. De aandrijflijn bestaat daarom voornamelijk uit de motor, de koppeling, de as, de lagers en de ventilatorwaaier.

Vibratie metingen op de posities van de motor en de ventilatorlagers bieden informatie over het mechanische gedrag van deze onderling verbonden assemblage. Ondersteunende speedmetingen kunnen aanvullende context bieden voor het interpreteren van veranderingen in de Vibratie en.

Zonder riemaandrijving verschuift de diagnostische aandacht naar de toestand van de lagers, het gedrag van koppelingen en uitlijning, onbalans van de rotor en mechanische speling. Door voortdurende trendanalyse kunnen aanhoudende veranderingen worden geïdentificeerd en kan worden vastgesteld wanneer nader onderzoek vereist is.

 

[Klik hier om te vergroten]

 

Direct aangedreven axiale ventilatorenfans
Bij een direct aangedreven axiale ventilator wordt de ventilatorrotor rechtstreeks door de motor aangedreven, waardoor een relatief compacte roterende eenheid ontstaat. De lucht stroomt overwegend parallel aan de rotatieas, waardoor deze configuratie fundamenteel verschilt van een centrifugaalventilator.

Vibratie monitoring kan worden toegepast op de motor- en ventilatorassemblage, waarbij snelheidsinformatie wordt gebruikt als aanvullende operationele context. Veranderingen in de toestand van de lagers, de balans van de rotor of de schoepen, de montagetoestand en het structurele gedrag kunnen allemaal van invloed zijn op de gemeten vibraties.

Aangezien de structuur van de motor, de rotor en de ventilator een nauw met elkaar verbonden geheel vormt, dienen vibratiegegevens over de gehele machine te worden geïnterpreteerd, in plaats van ervan uit te gaan dat een op één positie gemeten verandering wijst op een specifieke lokale storing.

 

[Klik om te vergroten]

 

Belangrijkste voordelen voor industriële ventilatoren

  • Continue conditiebewaking van vibraties bij verschillende ventilator- en aandrijflijnconfiguraties
  • Vroegtijdig inzicht in de ontwikkeling van mechanische wijzigingen
  • Hoogwaardige vibratiegegevens voor trend- en diagnostische analyse
  • Meerdere meetposities verspreid over de roterende assemblage waar nodig
  • Snelheidsinformatie ter aanvulling van de operationele context
  • Lokale verwerking dicht bij de bewaakte apparatuur
  • Schaalbare implementatie voor grotere en verspreide groepen fans
  • Verminderde afhankelijkheid van periodieke handmatige vibratiemetingen
  • Open connectiviteit met bestaande fabrieks- en analyseomgevingen
  • Efficiënter gebruik van expertise op het gebied van vibraties en betrouwbaarheid

Gevolgen voor onderhoud en betrouwbaarheid van ventilatoren

Doorlopende conditiebewaking van vibraties biedt onderhoudsteams meer inzicht in hoe de toestand van de ventilator zich in de loop van de tijd ontwikkelt.

Aanhoudende veranderingen in lagers, rotorbalans, uitlijning van de aandrijflijn, mechanische bevestiging of andere roterende componenten kunnen vroegtijdig worden geïdentificeerd, waardoor er meer tijd is om de juiste onderhoudsmaatregelen te onderzoeken en te plannen.

Dit is met name waardevol wanneer er veel ventilatoren verspreid staan over een faciliteit. In plaats van elke ventilator handmatig met dezelfde frequentie te meten, kunnen onderhouds- en betrouwbaarheidsteams gebruikmaken van continue conditie-informatie om de installaties te identificeren die meer aandacht vereisen.

Het resultaat is een meer gerichte, op de toestand gebaseerde onderhoudsaanpak, waarbij specialistische expertise wordt gericht op ventilatoren die significante veranderingen vertonen, in plaats van voornamelijk te vertrouwen op vaste inspectie-intervallen.

Van periodieke metingen tot schaalbare conditiebewakingmonitoring
Industriële faciliteiten kunnen grote aantallen ventilatoren bevatten in ventilatie-, koel-, afzuig-, proceslucht- en andere systemen. Het regelmatig controleren van deze gehele populatie via handmatige trillingsroutes vereist aanzienlijke tijd en specialistische capaciteit.

Continue monitoring biedt een meer schaalbare aanpak. Vibratie s- en ondersteunende machinegegevens kunnen consistent worden verzameld zonder dat er bij elke meting iemand aanwezig hoeft te zijn.

Onderhoudsteams kunnen vervolgens meer tijd besteden aan het interpreteren van relevante veranderingen, het uitvoeren van diagnostiek en het plannen van onderhoud, in plaats van herhaaldelijk routinematige metingen te verrichten.

Monitoring hoeft niet vanaf het begin de volledige ventilatorpopulatie te omvatten. Men kan beginnen met geselecteerde ventilatoren waarbij continu inzicht de meeste waarde oplevert, en dit uitbreiden naar aanvullende installaties of procesgebieden naarmate de monitoringstrategie zich verder ontwikkelt.

Vergroot de monitoringdekking met VibSys®
Effectieve conditiebewaking van ventilatoren gaat niet alleen over het verzamelen van meer vibratiegegevens. Het gaat om het creëren van voldoende inzicht in het totale ventilatorpark om te weten welke installaties aandacht vereisen.

VibSys® biedt een schaalbare basis voor het vergroten van die zichtbaarheid. Continue trillingsregistratie, ondersteunende speedmetingen waar relevant, lokale verwerking, hoogwaardige diagnostische gegevens en open connectiviteit maken het mogelijk om meer ventilatorinstallaties te monitoren zonder dat dit leidt tot een evenredige toename van handmatig meetwerk.

De monitoringaanpak kan worden aangepast aan de mechanische configuratie van de ventilator, ongeacht of conditiegegevens vereist zijn voor een riemaangedreven aandrijflijn, een direct gekoppelde centrifugaalventilator of een compacte, direct aangedreven axiaalventilator.

Dit stelt onderhouds- en betrouwbaarheidsteams in staat om continue Conditiebewaking uit te breiden naar verschillende configuraties van centrifugaal- en axiaalventilatoren, relevante veranderingen eerder te signaleren en specialistische expertise te richten op de machines en meetpunten die aandacht vereisen.