Hvad er akselbøjning? Årsager, detektion og korrektion • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er akselbøjning? Årsager, detektion og korrektion • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er en skaftbøjning? Årsager, detektion og korrektion

Udgivet af admin på

Forståelse af akselbøjning i roterende maskineri

Definition: Hvad er en skaftbue?

Skaftbue (også kaldet akselbøjning, rotorbøjning eller blot "bøjning") er en tilstand, hvor en Rotor akslen har udviklet en permanent eller semi-permanent krumning, hvilket får den til at afvige fra en lige centerlinje. I modsætning til midlertidig udløb Der kan være forårsaget af en løs komponent eller excentrisk montering, og akselbøjningen repræsenterer den faktiske deformation af selve akselmaterialet.

Skaftbue producerer vibrationer symptomer, der overfladisk set ligner ubalance, men det kan ikke rettes ved hjælp af konventionelle metoder afbalancering procedurer. Dette gør korrekt diagnose afgørende for at undgå at spilde tid på at forsøge at afbalancere en buet aksel.

Typer af skaftbue

Skaftbøjning kan kategoriseres baseret på dens årsag og varighed:

1. Permanent mekanisk bue

Dette er plastisk (permanent) deformation af akselmaterialet forårsaget af:

  • Mekanisk overbelastning eller stød
  • Forkert løft eller håndtering under vedligeholdelse
  • At droppe rotoren
  • Overdreven bøjningsbelastning under drift
  • Produktionsfejl eller forkert varmebehandling

Når skaftet har givet efter (permanent deformeret), forbliver bøjningen, selv når skaftet er i hvile, og alle belastninger er fjernet.

2. Termisk bue (forbigående)

Også kaldet termisk sløjfe eller varm bue, dette er en midlertidig tilstand forårsaget af ujævn opvarmning af akslen. Den opvarmede side udvider sig mere end den kolde side, hvilket skaber en midlertidig kurve. Årsagerne omfatter:

  • Asymmetriske varmekilder (varm procesvæske på den ene side, køleluft på den anden)
  • Lejefriktion opvarmer den ene side af akslen
  • Rotoren gnider og genererer lokal opvarmning
  • Solvarme på udendørsudstyr
  • Forkerte opvarmningsprocedurer for store turbiner

Termisk bøjning forsvinder typisk, når akslen afkøles ensartet, eller når termisk ligevægt er nået. Gentagne termiske bøjningscyklusser kan dog i sidste ende forårsage permanent afbinding.

3. Restspændingsbue

Interne restspændinger fra svejsning, varmebehandling eller fremstillingsprocesser kan få en aksel til langsomt at bøje sig over tid, især når den udsættes for driftstemperaturer eller mekaniske belastninger, der forårsager spændingsaflastning.

Årsager til skaftbøjning

At forstå de grundlæggende årsager hjælper med at forhindre akselbøjning og vejlede korrigerende handlinger:

Mekaniske årsager

  • Overbelaste: Drift ved belastninger, der overstiger designgrænserne
  • Forkert opbevaring: Opbevaring af aksler vandret uden ordentlig støtte, hvilket forårsager nedhængning over tid
  • Fejlbehandling: Løft ved hjælp af akslen i stedet for de angivne løftepunkter
  • Ulykke eller sammenstød: Tab, kollision eller skade fra fremmedlegemer
  • Lejebeslag: Et fastsiddende leje kan få akslen til at bøje under drivmomentet

Termiske årsager

  • Ujævn opvarmning: Ujævn temperaturfordeling omkring akselomkredsen
  • Hurtige temperaturændringer: Termisk chok under opstart eller nedlukning
  • Hotspots: Lokal opvarmning fra friktion, gnidninger eller procesforhold
  • Utilstrækkelig opvarmning: For hurtig start af kolde turbiner eller store maskiner
  • Nedlukningsprocedurer: At lade en varm aksel stoppe med at rotere før afkøling (termisk nedbøjning)

Materiale- og fremstillingsårsager

  • Dårlig materialekvalitet: Indeslutninger, hulrum eller materialeinhomogeniteter
  • Forkert varmebehandling: Restspændinger fra bratkøling eller anløbning
  • Svejseforvrængning: Asymmetrisk svejsning skaber restspændinger
  • Bearbejdningsspændinger: Spændinger induceret under fremstillingen

Hvordan akselbøjning forårsager vibrationer

En buet aksel skaber vibrationer gennem to mekanismer:

1. Geometrisk ubalance

Når en buet aksel roterer, fejer dens buede centerlinje en kegle eller anden ikke-cirkulær bane ud. Selv hvis rotorens massefordeling er perfekt afbalanceret, skaber den buede geometri en excentrisk roterende masse, der genererer centrifugalkræfter, hvilket producerer 1X vibration (vibration ved akslens rotationsfrekvens).

2. Momentbelastning på lejer

Krumningen skaber bøjningsmomenter, der overføres til lejerne, hvilket forårsager fluktuerende lejebelastninger og vibrationer.

Detektering af akselbøjning

Det er afgørende at skelne akselbøjning fra ægte masseubalance for effektiv fejlfinding:

Symptomsammenligning: Bue vs. ubalance

Karakteristisk Ubalance Skaftbue
Vibrationsfrekvens 1X løbehastighed 1X løbehastighed
Faseforhold Konsekvent, den samme til enhver tid Kan ændre sig under opvarmning
Langsom rullevibration Nuværende (proportional med hastighed²) Til stede og ofte betydelig selv ved meget lav hastighed
Svar på balancering Vibrationer reduceret ved korrekt afbalancering Minimal eller ingen forbedring; kan blive værre
Termisk følsomhed Relativt stabil med temperaturen Ændringer betydeligt under opvarmning/nedkøling
Måling af udløb Lav når rotoren er i hvile Højt kast selv i hvile (permanent bøjning)

Diagnostiske tests

1. Måling af langsom rulning

Drej akslen meget langsomt (typisk 5-10% driftshastighed) og mål udløb med en nærhedssonde eller et måleur. Højt kast ved langsom rulning indikerer akselbøjning eller mekanisk kast, ikke ubalance (som producerer en kraft proportional med hastigheden i anden potens).

2. Faseskift ved nedlukning

Overvåg vibrationer fasevinkel når maskinen slukker. Ægte ubalance opretholder konstant fase uanset hastighed. En bøjet aksel kan vise faseændringer, især når den afkøles.

3. Termisk bøjningstest

Ved mistanke om termisk bøjning skal vibrationer overvåges under opstart og opvarmning. Termisk bøjning viser typisk stigende vibrationer, når maskinen varmes op, og kan derefter stabilisere sig eller falde, når termisk ligevægt nås.

4. Kontrol af udløb uden for maskinen

Fjern rotoren, støt den på V-blokke eller en drejebænk, og drej den langsomt, mens du måler det radiale kast med en måleur. Signifikant kast (typisk > 0,001″ eller 25 µm) bekræfter permanent bøjning.

5. Visuel inspektion

For store skafter kan visuel observation ned langs skaftets længde eller brug af optiske metoder (laserjustering) afsløre tydelig bøjning.

Korrektionsmetoder

Den passende korrektion afhænger af buens sværhedsgrad og type:

Til permanent mekanisk bue

1. Skaftretning

Ved mild til moderat bøjning (typisk < 0,005" eller 125 µm), kan akslen nogle gange kold- eller varmrettes ved hjælp af hydrauliske presser. Dette kræver specialudstyr og dygtige teknikere. Akslen understøttes og belastes omhyggeligt for plastisk at deformere den tilbage mod ret linje.

2. Termisk stresslindring

Varmebehandle akslen for at aflaste restspændinger, hvilket potentielt reducerer eller eliminerer bøjning forårsaget af spændingsrelaterede årsager. Dette kræver korrekt ovnudstyr og processtyring.

3. Udskiftning af aksel

Ved kraftig bøjning eller i kritiske applikationer er udskiftning ofte den mest pålidelige løsning. Omkostningerne ved en ny aksel skal vejes op mod nedetid og risikoen for, at forsøg på at rette op mislykkes.

4. “Balancering omkring buen”

I nogle tilfælde, især for store turbiner, kan korrektionsvægte beregnes og installeres for at modvirke buens effekt. Dette fikserer ikke buen, men minimerer vibrationer. Denne tilgang har begrænsninger og er typisk en midlertidig løsning.

Til termisk bue

1. Ændringer i driftsproceduren

  • Implementer langsomme opvarmningsprocedurer
  • Oprethold kontinuerlig drift af drejegearet under nedlukning for at forhindre termisk nedbøjning
  • Styr damptilførslen eller procesvæsketemperaturerne mere omhyggeligt
  • Sørg for symmetrisk opvarmning/køling

2. Designændringer

  • Tilføj isolering for at reducere termiske gradienter
  • Installer varmekapper for ensartet opvarmning
  • Forbedr kølesystemet for at sikre jævn temperaturfordeling

3. Drejegearets betjening

For store turbiner skal drejegearet (langsomt roterende drev) betjenes under opvarmning og nedkøling for at rotere akslen og forhindre termisk bøjning i at udvikle sig.

Forebyggelsesstrategier

Det er langt nemmere at forebygge skaftbøjning end at korrigere den:

Design og fremstilling

  • Brug korrekt varmebehandling for at minimere restspændinger
  • Design tilstrækkelig akselstivhed til applikationen
  • Angiv passende materialer til det termiske miljø

Installation og vedligeholdelse

  • Løft altid rotorer ved hjælp af de dertil indrettede løftepunkter, aldrig ved hjælp af akslen.
  • Opbevar reservedelskiver med korrekt støtte for at forhindre, at de hænger ned
  • Undgå mekanisk stød under håndtering
  • Kontroller akslens retlinjethed regelmæssigt (årligt eller i henhold til producentens skema)

Operation

  • Følg producentens opvarmnings- og nedlukningsprocedurer
  • Undgå hurtige temperaturændringer
  • Overvåg for tegn på termisk bøjning under opstart
  • Undersøg eventuelle uforklarlige ændringer i vibrationsfasen

Indvirkning på balanceringsprocedurer

Det er generelt nytteløst at forsøge at balancere en buet aksel og kan være kontraproduktivt:

  • Ineffektive korrektioner: Balancevægte beregnet for masseubalance korrigerer ikke den geometriske bue
  • Maskering af problemet: Delvist vellykket "balancering" af en buet aksel kan reducere vibrationer midlertidigt, men lade det underliggende problem være uløst.
  • Spildt tid: Flere afbalanceringsiterationer uden succes indikerer behovet for at kontrollere for bue
  • Potentiel skade: Tilføjelse af store korrektionsvægte til en buet aksel kan øge belastningen og forårsage yderligere skade.

Bedste praksis: Kontrollér altid akselbøjningen, før du påbegynder afbalanceringsprocedurer, især hvis rotoren har en historik med håndtering, termiske hændelser eller uforklarlige vibrationsproblemer.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp