ابزار مهندسی رایگان
جبران رشد حرارتی برای همراستاسازی شفت
محاسبه رشد خط مرکزی عمودی ناشی از انبساط حرارتی برای ماشینهای محرک و متحرک. تعیین هدف پیش از افست همترازی سرد برای دستیابی به همترازی در دمای عملیاتی.
نتایج
فرمول رشد حرارتی
وقتی دستگاهی گرم میشود، قاب آن به صورت عمودی منبسط میشود و خط مرکزی شفت را بالا میبرد:
- H — ارتفاع پایه تا خط مرکزی (میلیمتر)
- α — ضریب انبساط حرارتی (×10⁻⁶ /°C)
- Top — دمای عملیاتی (°C)
- Tآمب — دمای محیط (°C)
مقادیر CTE مواد
| مواد | آلفا (×۱۰⁻⁶ بر درجهٔ سلسیوس) |
|---|---|
| فولاد کربنی | 12.0 |
| چدن | 10.5 |
| فولاد ضد زنگ (304/316) | 16.0 |
| آلومینیوم | 23.0 |
دمای عملیاتی معمول
| نوع دستگاه | دمای معمول پوشش (°C) |
|---|---|
| موتور الکتریکی | ۶۰ تا ۹۰ |
| پمپ گریز از مرکز (آب سرد) | ۴۰ تا ۷۰ |
| توربین بخار | ۸۰ تا ۲۰۰ |
| گیربکس | ۵۰ تا ۸۰ |
| کمپرسور | ۶۰ تا ۱۲۰ |
مثال عملی
با توجه به: محیط = 20 درجه سانتیگراد
موتور: ارتفاع = ۲۰۰ میلیمتر، فولاد (α = ۱۲×۱۰⁻⁶)، Top = ۸۰ درجه سانتیگراد
پمپ: H = 250 mm، فولاد (α = ۱۲×۱۰⁻⁶)، Top = ۶۰ درجه سانتیگراد
ΔHموتور = 200 × 12×10⁻⁶ × (80 − 20) = ۰.۱۴۴ میلیمتر
ΔHپمپ = 250 × 12×10⁻⁶ × (60 − 20) = 0.120 میلیمتر
تفاضل = ۰.۱۴۴ − ۰.۱۲۰ = ۰.۰۲۴ میلیمتر
موتور بیشتر رشد میکند → موتور را تنظیم کنید ۰.۰۲۴ میلیمتر پایینتر در طول تراز سرد.
💡 نکته: دستگاهی که بیشتر رشد میکند باید در همراستاسازی سرد پایینتر تنظیم شود. وقتی هر دو گرم میشوند، رشد افتراقی آنها را همراستا میکند.
⚠️ توجه: این محاسبه فرض را بر انبساط حرارتی یکنواخت قاب دستگاه میگذارد. در عمل، گرادیانهای حرارتی، کرنش لولهکشی و اثرات فونداسیون ممکن است باعث حرکات اضافی شوند. در صورت امکان، همیشه با بررسی همترازی گرم، آن را تأیید کنید.
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.
روشهای شرح دادهشده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شدهاند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابلحمل برای بالانس کردن روتور در محل است.
ابزارهای حرفهای همراستاسازی لیزری و آنالیز ارتعاش. با جبران رشد حرارتی، همراستاسازی دقیق را در محل انجام دهید. در بیش از ۵۰ کشور استفاده میشود.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیانگذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فنهای صنعتی، سنگشکنها، سانتریفیوژها، شفتها و اسپیندلها. دستگاههای Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آنها بهعنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و بهتنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه بهعنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همینجا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تکصفحهای و دوصفحهای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرمافزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.