Диагностициране на огънат вал
A огънат вал е състояние, при което машината ротор е претърпяла трайна — пластична — деформация, така че геометричната ѝ ос вече не е права. Това води до вибрация подпис, който изглежда удивително подобен на дисбаланс или несъосност, но има една характерна особеност, която го отличава: силни аксиални вибрации при работна скорост. Разпознавайки този отпечатък — и потвърждавайки го с фазов анализ — това е, което предпазва инженера от безсмислено губене на часове в опити да отстрани неизправност, която чрез отстраняване на неравновесието никога не може да бъде отстранена.
1. Природата на огънатия вал
Изкривяването на вала се дължи на това, че материалът, от който е изработен, е подложен на напрежение, надхвърлящо границата на еластичност, поради което деформацията не се възстановява, когато натоварването бъде премахнато. Това се дължи на няколко механизма:
- Топлинен стрес: горещ ротор — например ротор на турбина, оставен да изстине неравномерно, или такъв, който не се върти на въртящ механизъм — може да се деформира трайно, докато се втвърдява. Това се различава от временната термично изкривяване на вала което изчезва, щом температурите се изравнят.
- Механични повреди: изпаднал ротор, силен удар или грубо боравене по време на транспортиране или основен ремонт.
- Неуспех на симпатичната нервна система: Продължителната работа при сериозен дисбаланс или несъосност може да доведе до претоварване на вала до точката на разрушаване, което да превърне една повреда в друга.
Струва си да се направи разграничение между истинска пластична деформация и възстановима лък на вала: термично или гравитационно изкривената лъкова дъга може да се изправи по време на употреба или след почивка, докато изкривената дръжка остава деформирана и трябва да бъде физически коригирана или подменена.
2. Вибрационен подпис на огънат вал
Доминиращата характеристика е връх с голяма амплитуда при 1× the работна скорост. Извивката действа като голяма, разпределена тежест, така че при въртенето на вала тя създава сила веднъж на оборот центробежна сила много подобно на това при дисбаланс. Отличителните признаци са:
- Силни аксиални вибрации: най-важният признак. Когато изкривеният вал се върти, той принуждава закрепените към него компоненти — съединители, лагери, корпуса на ротора — да се движат напред-назад по оста на вала. Когато аксиални вибрации ако стойността надвишава приблизително 50 % от радиалното (хоризонтално или вертикално) ниво, това е сигурен признак за изкривяване на вала или сериозно несъосност.
- Подобна радиална вибрация: както при небаланса, 1× радиална вибрация is high.
- Доминираща честота 1×: на спектър обикновено се доминира от 1× пик, макар че може да се появи и 2× компонент — особено когато извивката е близо до центъра на вала.
Тъй като радиалната картина наподобява толкова силно дисбаланс, именно аксиалните показания и фазовите взаимоотношения, описани по-долу, са тези, които всъщност потвърждават диагнозата.
3. Разграничаване на огънат вал от несъосност
Изкривен вал и несъосност на вала могат да изглеждат почти идентични по отношение на амплитудата, тъй като и двете предизвикват аксиални вибрации. Начинът да ги разграничим е фазов анализ, като се използва времевата зависимост a тахометър което позволява препратката.
- Процедура: измерване на радиалното и аксиалното фаза измервания както на вътрешния, така и на външния лагер — общо четири отчета.
- Показания за изкривен вал: ако валът е изкривен, показанията на аксиалната фаза, измерени в една и съща радиална точка (например в горната част на всеки лагер), ще бъдат приблизително с 180° фазова разлика един спрямо друг. Докато единият край на ротора се изтласква напред от носа, другият край се издърпва назад.
- Индикация за несъосност: при класическо ъглово несъответствие тези същите показания за аксиалната фаза обикновено са приблизително in phase (с ъгъл близо до 0°).
Измерването на фазовите разлики в съединителя предоставя допълнителни, често решаващи, данни, които позволяват да се разграничат двете повреди. А калкулатор за фазов ъгъл е полезно за съпоставяне и сравняване на тези векторни показания по време на оценката.
4. Разграничаване на огънат вал от дисбаланс
И двете условия предизвикват силни радиални вибрации, но чистите дисбаланс генерира много малко аксиални вибрации. Така че висок 1× пик комбинирано с значителното аксиално преместване сочи не само към дисбаланс, но и към изкривяване на вала или несъосност.
При корекцията се наблюдава и едно практично, почти диагностично поведение. Изкривен вал не може да бъде поправен чрез балансиране: adding корекционни тежести може да намали вибрациите при един лагер, докато ги увеличи при друг, тъй като изкривяването представлява разпределена деформация, а не единична локализирана маса. Ако роторът се окаже труден за балансиране или това се окаже невъзможно — показанията отказват да се сближат до приемливо ниво остатъчен дисбаланс — това досадно поведение само по себе си е силно доказателство за изкривен вал, а не просто за дисбаланс.
5. Потвърждение и практическо измерване
Окончателното потвърждение е механично: закрепете ротора върху V-образни блокове или между центровете на струга и прекарайте индикатора по вала, за да измерите неговата изтичане (общо показание на индикатора). Значително и повтарящо се отклонение, достигащо максимална стойност в определена ъглова позиция, потвърждава наличието на физическо изкривяване, след което валът трябва да бъде изправен или подменен. А калкулатор за радиално отклонение на вала помага да се установи връзката между измерената TIR и действителната ексцентричност на централната линия.
Преди обаче да се отвори машината, повредата обикновено се установява първо при работещо съоръжение. Преносим двуканален анализатор като Balanset-1A позволява на техника да измери едновременно амплитудата и фазата на 1× в радиална и аксиална посока при двата лагера, при работната скорост на самата машина — точно четириточковата фазова конфигурация, необходима за разграничаване на изкривен вал от несъосност и за потвърждаване, че роторът наистина не може да бъде балансиран. Това измерване на място превръща неясния симптом на висока честота 1× в сигурна диагноза, още преди да започне разглобяването.
