Разбиране на несъосността на валовете във въртящи се машини

Определение: Какво е несъответствие?

Несъосност на вала е състояние, при което централните линии на въртене на два или повече свързани вала не са колинеарни, когато машината работи при нормални работни условия. Наред с дисбаланса, това е една от най-честите причини за преждевременна повреда на машините, водеща до повишена вибрация, повреда на лагери и уплътнения, както и прекомерна консумация на енергия. Целта на прецизното подравняване е централните линии на валовете да се приведат в възможно най-близко подравняване в рамките на зададените допуски.

Видове несъответствия

Несъответствието се категоризира в два основни типа, въпреки че в повечето реални случаи е налице комбинация от двата.

1. Паралелно несъответствие (или отместване)

Паралелно несъосие възниква, когато централните линии на двата вала са успоредни една на друга, но са изместени с определено разстояние. Това може да се визуализира като един вал, който е по-високо или по-ниско (вертикално изместване) или по-настрани (хоризонтално изместване) от другия.

2. Ъглово несъответствие

Ъглово несъосие възниква, когато двата вала са под ъгъл един спрямо друг. Централните им линии се пресичат в точката на съединяване, но не са на една и съща линия. Това създава „празнина“ при съединяването, която е по-широка от едната страна, отколкото от другата.

3. Комбинирано несъответствие

Това е най-често срещаният сценарий, при който валовете страдат едновременно от паралелно и ъглово несъосие.

Вибрационният подпис на несъответствието

Несъответствието генерира много отчетлива вибрационна сигнатура, която може да бъде идентифицирана в FFT спектър:

• Основен индикатор (2x): Най-често срещаният и класически признак за несъосност е пик на вибрации с висока амплитуда точно на 2 пъти скоростта на въртене (2-ри ред)Това е така, защото силите, причинени от несъосността, подлагат валовете и съединителя на два цикъла на огъване на оборот.
• Висока аксиална вибрация: Неправилното подравняване често води до силни вибрации в аксиален посока (успоредно на вала). Висок 2x пик в аксиална посока е много силен индикатор за несъосност.
• Други хармоници (1x, 3x, 4x): Въпреки че 2x е основният индикатор, несъответствието може също да възбуди честотата на работна скорост 1x. Сериозното несъответствие, особено паралелното отместване, може също да генерира по-високи хармоници като 3x и 4x.
• Честоти, специфични за свързването: Някои видове съединители, когато са износени или натоварени от несъосност, могат да генерират вибрации със собствените си характерни честоти.

Вибрационен спектър, показващ 2x пик, който е 50% или повече от 1x пика, особено когато е съпроводен с висока аксиална вибрация, е учебникарски случай на несъосност.

Често срещани причини за несъответствие

Несъответствието може да е налице още от първоначалния монтаж или да се развие с течение на времето.

• Неправилна инсталация: Най-честата причина е липсата на прецизно подравняване по време на първоначалната настройка на машината.
• Термичен растеж: С нагряването на машините от стайна температура до работната им температура, техните компоненти се разширяват. Двигателят може да се повиши или корпусът на помпата може да се разшири, издърпвайки валовете от подравняване. Прецизното подравняване трябва да отчита това термично нарастване.
• Напрежение на тръбата: Силите от неправилно поддържани входни или изходни тръбопроводи могат да извадят помпата или компресора от подравняването с нейния задвижващ механизъм. Това е много често срещан проблем в преработвателните индустрии.
• Проблеми с фондацията: Слаба или напукана основа, или разхлабени анкерни болтове, могат да доведат до изместване на машината с течение на времето.
• Меко стъпало: Състояние, при което едно от монтажните крачета на машината не е поставено плътно върху основната плоча, което води до усукване или деформация на рамката на машината при завинтване.

Защо коригирането на несъответствието е критично

Работата с неправилно подравнена машина има сериозни последици:

• Повреда на лагера и уплътнението: Високите циклични натоварвания, наложени върху валовете, се предават директно на лагерите и уплътненията, което води до преждевременната им повреда.
• Неизправност на съединителя: Съединителите са проектирани да се справят с малко несъответствие, но прекомерното несъответствие ще доведе до износването им и бързата им повреда.
• Умора на вала: Многократното огъване на валовете може да доведе до пукнатини от умора на материала и евентуална повреда на вала.
• Повишена консумация на енергия: Значителна енергия се губи под формата на топлина и вибрации, вместо да се извършва полезна работа.

Прецизното подравняване, използващо инструменти като индикатори с часовник или лазерни системи за подравняване, е крайъгълен камък на всяка ефективна програма за надеждност и поддръжка.

← Обратно към основния индекс