Wie stark darf die Vibration eines Luftkompressors sein, ohne als abnormal zu gelten? Häufige Ursachen, Überwachungsparameter und Diagnosemethoden.

Wie stark darf die Vibration eines Luftkompressors sein, ohne als abnormal zu gelten?

Bei der Beurteilung, ob die Vibration eines Luftkompressors abnormal ist, wird in der Regel auf die von der Internationalen Organisation für Normung veröffentlichten … verwiesen. ISO 10816‑Serie von Normen oder entsprechende nationale Normen. Die Beurteilung von Schwingungen beruht nicht auf einem einzelnen Wert, sondern hängt eng mit der Drehzahl, der Leistung und der Art der Lagerung der Anlage zusammen. Im Allgemeinen ist die Schwingungsintensität (der Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit) der zentrale Kennwert zur Bewertung des Schwingungszustands rotierender Maschinen.

Bei herkömmlichen Industrie‑Luftkompressoren gilt ein bestimmter Bereich des Effektivwerts der Schwingungsgeschwindigkeit in der Regel als akzeptabel oder zulässig. Überschreitet der Effektivwert der Schwingungsgeschwindigkeit den werkseitig eingestellten Schwellenwert oder weist er gegenüber dem ursprünglichen Ausgangswert einen deutlichen Anstieg auf – etwa eine Verdreifachung oder mehr –, so ist von einer abnormalen Schwingung auszugehen. Zudem sind bei einem Gerät im Betrieb auffällige periodische Stöße sowie ein ungewöhnlich hoher Temperaturanstieg, selbst wenn die absoluten Werte nicht über den Grenzwerten liegen, Anlass zu erhöhter Aufmerksamkeit und einer eingehenden Prüfung.

Häufige Ursachen für ungewöhnliche Vibrationen bei Druckluftkompressoren

Die Ursachen für ungewöhnliche Vibrationen bei Luftkompressoren sind vielfältig und lassen sich im Wesentlichen auf die folgenden Aspekte zurückführen:

• Rotorunwucht:An der Oberfläche des Laufrads oder Rotors haftende Verunreinigungen, ungleichmäßige Abnutzung oder Fertigungs‑ und Montagefehler führen dazu, dass der Massenschwerpunkt nicht mit dem Drehzentrum übereinstimmt; dies erzeugt Zentrifugalkräfte, die Vibrationen hervorrufen.
• Wellenachsen-Verkippung:Bei der Verbindung des Elektromotors mit der Kompressenwelle treten Parallel‑ oder Winkelabweichungen auf, die im Betrieb zu erheblichen zusätzlichen Biegemomenten und Vibrationen führen.
• Lagerabnutzung oder -schaden:Ermüdungsabplatzungen, ein zu großer Spielraum oder eine unzureichende Schmierung bei Wälzlagern oder Gleitlagern führen zu einem instabilen Betrieb und verursachen hochfrequente Vibrationen.
• Grundlage locker oder Resonanz:Die Anlagengrundschrauben sind gelöst, die Fundamentsteifigkeit ist unzureichend, oder die Betriebsfrequenz der Anlage liegt nahe der Eigenfrequenz der Struktur, was zu einer Resonanz führt.
• Luftströmungspulsation und Rohrleitungsschwingungen:Die für Kolbenkompressoren typischen Luftstromschwankungen können im Rohrleitungssystem Resonanzen auslösen und zu einer verstärkten Vibration der gesamten Anlage führen.

Kritische Indikatoren der Schwingungsüberwachung

Bei der Zustandsüberwachung und Fehlerdiagnose werden in der Regel die folgenden drei Schwingungsparameter herangezogen, um den Gesundheitszustand von Anlagen umfassend zu bewerten:

• Schwingungsverschiebung:Sie spiegelt hauptsächlich die niederfrequenten Schwingungen des Rotors wider und wird häufig zur Beurteilung des Spalts sowie der relativen Schwingungen von Rotoranlagen großer, langsam drehender Kompressoren mit Gleitlagern eingesetzt.
• Schwingungsgeschwindigkeit:Der zentrale Kennwert der Schwingungsintensität ist besonders empfindlich gegenüber mittelfrequenten Schwingungen und stellt das bevorzugte Parameter zur Beurteilung des Gesamtschwingungszustands der meisten mittel- und hochdrehenden Luftkompressoren dar.
• Schwingungsbeschleunigung:Es ist äußerst empfindlich gegenüber hochfrequenten Impulssignalen und wird häufig eingesetzt, um frühzeitig lokale Defekte in Wälzlagern sowie Anomalien bei der Zahnradverzahnung und andere hochfrequente Störungen zu erkennen.

Methoden zur Diagnose und Behandlung ungewöhnlicher Vibrationen

Bei ungewöhnlichen Vibrationen ist gemäß dem Prinzip „zunächst außen, dann innen; zunächst einfach, dann komplex“ vorzugehen:

• Grundlagen- und Verbindungsprüfung:Zunächst prüfen Sie, ob die Fundamentschrauben lose sind und ob die Rohrleitungshalterungen fest sitzen, um Vibrationen, die durch externe mechanische Lockerungen verursacht werden, auszuschließen.
• Nachprüfung durch die Zentrale:Mithilfe präziser Messgeräte wie Laser‑Ausrichtgeräten wird die Koaxialität zwischen Motor und Hauptmaschine unter den vorgeschriebenen Bedingungen im heißen oder kalten Betriebszustand neu justiert.
• Rotor-Dynamikbalance:Weist die Spektralanalyse auf, dass die Schwingungsfrequenz mit der Drehzahl übereinstimmt und die Phase stabil ist, ist eine Vor-Ort‑Auswuchtung des Rotors oder eine Rückführung zur Werks‑Statisch‑ bzw. Dynamisch‑Auswuchtung erforderlich.
• Prüfung von Lagern und Schmiersystemen:Prüfen Sie den Öldruck, die Öltemperatur sowie die Ölqualität; bei Bedarf beurteilen Sie den Zustand der Lager mittels Schwingungsspektralanalyse und tauschen Sie beschädigte Lager rechtzeitig aus.
• Behandlung von Luftstrompulsationen:Bei Kolbenkompressoren können Luftstromschwankungen durch den Einbau von Drosselplatten, die Optimierung der Rohrleitungsführung oder die zusätzliche Installation von Ausgleichsbehältern reduziert und damit Rohrleitungsschwingungen verringert werden.