Разбиране на дефектите при свързване
Дефекти на свързването са повреди, износване или влошаване на състоянието на механичните съединения, които свързват задвижващия вал с задвижвания — между двигател и помпа, между двигател и вентилатор, между турбина и редуктор и т.н. Те включват износени гъвкави елементи, повредени зъби в зъбните съединения, напукани или разкъсани еластомерни вложки, хлабави съединения между главината и вала, както и повреди, причинени от продължително несъответствие. Тъй като съединителят се намира на механичното кръстовище между две машини, неговите неизправности предизвикват характерни вибрация подпис: доминантен 2× и 3× хармоници от работна скорост, често придружено от висока аксиални вибрации.
Задачата на съединителя е да предава въртящия момент, като същевременно компенсира малкото, неизбежно несъосност между два отделно монтирани вала и изолира едната машина от вибрациите на другата. Но тази гъвкавост е ограничена. Съединителите имат определен експлоатационен срок и се повреждат вследствие на прекомерна несъосност, претоварване, умора или просто износване — и именно затова редовните проверки и мониторингът на вибрациите се отплащат многократно.
1. Разпространени видове съединения и техните дефекти
Различните модели съединители се повреждат по различен начин, затова определянето на типа е първата стъпка при диагностицирането на симптомите.
Еластомерни (с гъвкави елементи) съединители
Те предават въртящия момент чрез гумен или полиуретанов елемент, който се огъва, за да компенсира несъосността. Типичните повреди са element wear от постоянното напрежение, умора cracking, tearing при претоварване или прекомерно несъосност, hardening тъй като топлината и времето лишават материала от еластичност, и химическо нападение от масло или технологични химикали. С износването на елемента се увеличават 2-та и 3-та хармоници, нарастват аксиалните вибрации и реакцията става нестабилна; крайният резултат е пълно счупване на елемента и загуба на задвижване.
Gear couplings
Тук въртящият момент се предава чрез зацепващи се зъби на зъбните колела, които се плъзгат, за да компенсират несъосността. Дефектите включват tooth wear от това плъзгане, неизправност в смазването което води до ожулване, seal failure което позволява на мазнината да изтича, а замърсителите – да проникват tooth breakage при претоварване или износване, и hub looseness върху вала. Вибрациите се проявяват със силна амплитуда 2× (характерният сигнал за несъосност, предаващ се чрез износената муфта), достигат пикове при собствената естествена честота на муфтата (често 200–1000 Hz), придружени са от тракане и удари, когато люфтът стане прекалено голям, както и от множество хармоници, дължащи се на нелинейния контакт между зъбите. Зъбните муфти споделят голяма част от физиката на повредите си с по-широкото семейство на дефекти на зъбните колела.
Решетъчни / метални пружинни съединения
Змиевидната метална решетка се поставя в прорези, което осигурява гъвкавост. Честите повреди включват износване или счупване на решетката, умора на пружинните елементи, влошаване на смазването и повреда на уплътнението на капака. Симптомите са засилени вибрации, шум от разхлабени или счупени сегменти на решетката и високочестотно тракане.
Дискови / мембранни съединители
Тези гъвкави тънки метални дискове не се нуждаят от смазване, което ги прави популярни, но и твърди. Дефектите са disc fatigue (пукнатини от многократно огъване), bolt looseness в свързващите елементи и завършете счупване на дисковия пакет. Тъй като съединението е твърдо, при несъосност то се натоварва силно, което води до силни вибрации, метален тракащ шум при разхлабване на болтовете и риск от внезапна катастрофална повреда.
2. Характеристики на вибрациите при проблеми със съединителя
При всички тези типове се очертава една и съща тенденция, която позволява на анализатора бързо да разпознае повреда в съединението.
Честотно съдържание
- 2× dominant: повечето дефекти в съединителя концентрират енергията при двойна работна скорост — това е характерната им черта.
- 3× component: често се наблюдава и е ясен признак за ъглово несъосност, причинено от износена съединителна муфа.
- 1× may rise: асиметрията на съединителя може да доведе до дисбаланс-подобен 1× компонент.
- Високочестотно съдържание: тракането и ударите разпространяват широколентов шум по целия спектър.
Превръщането на оборотите на машината в съответните честоти 1×, 2× и 3× в херци е рутинна първа стъпка; а калкулатор за хармонични честоти прави го с едно движение и ви помага да разположите курсорите по скалата.
Насоченост
- Силни аксиални вибрации: често надхвърлящо 50 % от радиалното ниво — класическият признак за несъосност, предаван чрез съединителя.
- Радиален модел: обикновено е най-високо при лагерите, разположени най-близо до съединителя.
- 180° аксиална фаза: аксиалните измервания в задвижващия и задвижвания край често са в противофаза, което е силно потвърждаващ признак.
3. Откриване и диагностика
За да се потвърди наличието на повреда в съединението, се съчетават данните от измервателните уреди с визуален оглед.
Анализ на вибрациите
Проследявайте амплитудата 2× — постоянното й нарастване е признак за нарастващо износване или несъосност — и сравнете съотношенията между аксиалните и радиалните стойности. Обръщайте внимание на високочестотни тракания и удари и използвайте фазов анализ по цялата дължина на съединението, където значителната фазова разлика между двата края издава наличието на проблем. Преносим двуканален анализатор като Балансет-1а е изключително подходящ за тази задача: едновременното измерване на амплитудата и фазата с 1× и 2× разделителна способност от двете страни на съединителя позволява на инженера да разграничи на място истинска повреда в съединителя или несъосност от остатъчен дисбаланс на ротора, преди да реши дали решението е пренастройка, подмяна на елемент или подмяна на ротора балансиране. Резултатите трябва да бъдат изложени в писмен диагностичен доклад.
Физическа проверка
- Визуално: проверете за пукнатини, износване, повреди и изтичане на масло.
- Bolt checks: Уверете се, че всички свързващи болтове са затегнати.
- Hub fit: проверете дали валовете не са разхлабени — изместването на главината от мястото ѝ може да наподобява други неизправности.
- Гъвкави елементи: проверете за износване, напуквания и втвърдяване.
- Смазване: Уверете се, че в зъбните и решетъчните съединения има смазка и че те са чисти.
- Подравняване: use лазерно центриране на валове за да се уверите, че съединението е в рамките на допустимите отклонения.
Оперативни показатели
Сетивата улавят изненадващо много неща: необичаен шум от зоната на съединителя, видими повреди или износване, изтичане на смазка, съединител, който е горещ на допир, и миризма на изгоряла гума от прегрял еластомерен елемент.
4. Превантивна поддръжка
Повечето повреди на съединителите могат да бъдат предотвратени, а превенцията е значително по-евтина от вторичните щети, които повреден съединител нанася на свързаното оборудване.
Подравняване
Осигурете прецизно изравняване при монтажа, проверявайте изравняването периодично (ежегодно или според графика), спазвайте допустимите отклонения, посочени от производителя, и отчитайте thermal growth така че машината, която е настроена в студено състояние, да остане настроена и при работна температура. А калкулатор за допуски при центриране на валове превръща оборотите в минута в допустимото отклонение и ъгловите граници за задачата.
Смазване (зъбни и решетъчни съединители)
Използвайте посочената смазка, смазвайте според графика (обикновено на всеки 6–12 месеца), поддържайте уплътненията в добро състояние, за да не се изтича смазката, и подменяйте уплътненията при всеки основен ремонт. Неправилното смазване е една от най-бързите причини за износване на зъбите на зъбната муфта.
График за проверка и подмяна
Една рутина с различни нива дава добри резултати: weekly външни визуални проверки и проверка за необичайни шумове; quarterly наблюдение на вибрациите и проверка на температурата; годишен проверка на изравняването и подробен оглед; както и пълно разглобяване и вътрешен оглед при major outages. Подменете компонентите съгласно ясни критерии — еластомерните елементи, когато са напукани на дълбочина, надвишаваща около една трета от дебелината им, когато са втвърдени или при достигане на ограничението за експлоатационни часове, посочено от производителя; зъбите на зъбните съединители, когато износването надвиши допустимите граници или питингът обхваща повече от ~30 % от повърхността; решетъчните или пружинните елементи, когато са счупени, напукани или съгласно графика за подмяна; а след сериозна повреда обмислете подмяната на двете половинки и главините едновременно. При избора или определянето на размера на заместваща гъвкава муфта, калкулатор за гъвкави съединения и един калкулатор за допустимо отклонение при небалансиране на съединителя да помогне за съобразяването му с разходите и да потвърди приноса му към балансирания бюджет.
Дефектите в съединителите са сред най-честите източници на вибрации в съединените машини — но и сред най-лесно разпознаваемите. Характерният 2× сигнал, съчетан с високи аксиални вибрации, ги прави лесно разпознаваеми, а редовните проверки, подкрепени от мониторинг на вибрациите, позволяват износеният съединител да бъде подменен по време на планово спиране, а не след катастрофална повреда, която да повреди и свързаната с него машина.
