Bezplatný inženýrský nástroj
Kompenzace tepelného růstu pro ustavení hřídele
Vypočítejte vertikální nárůst středové osy v důsledku tepelné roztažnosti pro hnací a hnaný stroj. Určete cílové předběžné odsazení pro ustavení za studena pro dosažení ustavení při provozní teplotě.
Výsledky
Vzorec pro tepelný růst
Když se stroj zahřeje, jeho rám se svisle roztáhne a zvedne středovou osu hřídele:
- H — výška od nohy ke středové ose (mm)
- α — součinitel tepelné roztažnosti (×10⁻⁶ /°C)
- Top — provozní teplota (°C)
- Tamb — okolní teplota (°C)
Hodnoty CTE materiálu
| Materiál | α (×10⁻⁶ /°C) |
|---|---|
| Uhlíková ocel | 12.0 |
| Litina | 10.5 |
| Nerezová ocel (304/316) | 16.0 |
| Hliník | 23.0 |
Typické provozní teploty
| Typ stroje | Typická teplota pláště (°C) |
|---|---|
| Elektrický motor | 60–90 |
| Odstředivé čerpadlo (studená voda) | 40–70 |
| Parní turbína | 80–200 |
| Převodovka | 50–80 |
| Kompresor | 60–120 |
Praktický příklad
Vzhledem k: Okolní teplota = 20 °C
Motor: H = 200 mm, ocel (α = 12×10⁻⁶), Top = 80 °C
Čerpadlo: H = 250 mm, ocel (α = 12×10⁻⁶), Top = 60 °C
ΔHmotor = 200 × 12 × 10⁻⁶ × (80 − 20) = 0,144 mm
ΔHčerpadlo = 250 × 12 × 10⁻⁶ × (60 − 20) = 0,120 mm
Rozdíl = 0,144 − 0,120 = 0,024 mm
Motor roste → nastavit motor 0,024 mm NÍŽE během studeného ustavení.
💡 Tip: Stroj, který roste více, by měl mít při studeném zarovnání nastaveno NÍZKO. Když se oba zahřejí, rozdílný růst je zarovná.
⚠️ Poznámka: Tento výpočet předpokládá rovnoměrné tepelné roztažení rámu stroje. V praxi mohou teplotní gradienty, napětí potrubí a vlivy základů způsobit další pohyby. Vždy, když je to možné, ověřte pomocí kontroly za tepla.
Thermal growth is the vertical expansion of a machine's shaft centerline height as the machine heats up from ambient to operating temperature. All materials expand when heated, and for rotating machinery this means the shaft centerline rises.
The growth is calculated as: ΔH = H × α × (Top − Tamb), where H is the foot-to-centerline height, α is the coefficient of thermal expansion, and the temperatures are in °C.
Machines are aligned when cold (not running) but operate when hot. If the driver and driven machines grow by different amounts vertically, perfect cold alignment will result in misalignment at operating temperature.
By intentionally offsetting the cold alignment by the expected differential growth, the machines come into proper alignment when they reach operating temperature. The machine that grows more is set low during cold alignment.
Operating temperatures can be measured on running equipment using:
- Infrared thermometer — quick non-contact measurement at machine feet or bearing housings
- Contact thermocouple probes — more accurate surface temperature
- RTDs/thermocouples — permanently installed sensors
Measure at the machine feet or base, not at the top of the casing, as this best represents the temperature affecting vertical growth. Allow the machine to reach thermal steady state (typically 2–4 hours).
Typical casing/foot temperatures for common machines:
- Electric motors: 60–90°C (depending on frame size and load)
- Centrifugal pumps: 40–70°C (cold water), up to 200°C+ (hot process)
- Steam turbines: 80–200°C
- Gearboxes: 50–80°C
- Compressors: 60–120°C
These are approximate values. Always measure on the actual equipment when possible.
A hot alignment check is performed immediately after shutting down equipment that has been running at normal operating temperature. The alignment is measured before significant cooling occurs (typically within 15–30 minutes of shutdown).
This check verifies whether:
- The calculated thermal growth predictions were accurate
- The cold pre-offset was correct
- Other factors (piping strain, foundation movement) are affecting alignment
A hot check is the gold standard for validating alignment and should be performed whenever practical, especially on critical machinery.
Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.
Profesionální laserové přístroje pro ustavování a analýzu vibrací. Dosáhněte přesného ustavení s kompenzací tepelného růstu přímo na místě. Používají se ve více než 50 zemích.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženýr vibrační analýzy a zakladatel a generální ředitel společnosti Vibromera. Více než 15 let vyvažuje rotační stroje přímo v provozu, a ne na zkušebním stavu: mulčovače, průmyslové ventilátory, drtiče, odstředivky, hřídele a vřetena. Právě z této práce vzešly přístroje Balanset — byly navrženy jako nástroj, který si odborník může vzít ke stroji a použít sám, přímo na místě, nikoli jako laboratorní vybavení. Vibromera byla založena v roce 2017 a od roku 2023 sídlí v portugalském Portu. Zde probíhá vývoj, montáž i podpora řady Balanset. Vlajkovým přístrojem je Balanset-1A, přenosný analyzátor pro vyvažování v jedné a ve dvou rovinách a pro diagnostiku vibrací. Nikolai se osobně podílí na zákaznické podpoře, na řešení obtížných případů vyvažování i na vývoji softwaru. Pracuje se zákazníky po celém světě, v jakémkoli jazyce.
