Tärinädiagnostiikka

Pehmeä jalka: Syyt, diagnostiikka ja korjaus

Pehmeä jalka on yksi yleisimmistä, mutta aliarvioiduista, pyörivien laitteiden liiallisen tärinän syistä. Kenttäpalvelutilastojen mukaan, jopa 80% Teollisuuslaitosten koneita käytetään korjaamattomalla pehmeällä jalalla. Tässä artikkelissa tarkastellaan yksityiskohtaisesti ilmiön fysiikkaa, sen luokittelua, havaitsemismenetelmiä – rakotulkeista ristivaihevärähtelyanalyysiin – ja käytännön korjaustekniikoita.

15 minuutin lukuaika ISO 20816 · ISO 18436 · ISO 1940 Balanset-1A

1. Määritelmä ja fyysinen luonne

Pehmeä jalka on tila, jossa yksi tai useampi koneen jalka ei ole täysin kosketuksissa perustusrunkoon (pohjalevyyn) ennen kiinnityspulttien kiristämistä. Kun tällainen pultti kiristetään, koneen kotelo muuttaa muotoaan, laakerireiän geometria vääristyy ja roottorin akseli poikkeaa suunnitellusta asennostaan.

Fyysisesti tapahtuu seuraavaa: pultin kiristysvoima epätäydellisen kosketuksen omaavaan jalkaan luo koteloon taivutusmomentin. Tämä muodonmuutos siirtyy laakerin tukiin aiheuttaen:

  • Vierintälaakerin sisärenkaiden virheellinen kohdistus
  • Epätasainen kuorman jakautuminen liukulaakereissa
  • Kytkettyjen koneakselien kulmapoikkeama
  • Roottorin taipuman aiheuttama dynaaminen epätasapaino

Tämän seurauksena värähtely lisääntyy pyörimistaajuudella (1×) ja vakavissa tapauksissa myös harmonisilla monikerroilla.

Kenttätiedot

On dokumentoituja tapauksia, joissa pehmeän jalan korjaaminen yksi pultti vähensi värähtelynopeutta (RMS) 12 mm/s - 2 mm/s – kuusinkertainen vähennys.

2. Pehmeän jalan luokittelu

Kansainvälisessä käytännössä erotetaan neljä pehmeän jalan tyyppiä. Jokainen vaatii erilaisen lähestymistavan tunnistamiseen ja korjaamiseen.

1

Rinnakkaisjalkainen (ilmarakoinen) pehmeäjalka

Jalan alla on tasainen ilmarako koko laakeripinnan poikki. Syitä ovat: lyhyt jalka, pohjalevyn epätasaisuus tai väärä välilevyn paksuus.

✓ Litteät kalibroidut välilevyt
2

Kulmikas pehmeä jalka

Jalka koskettaa runkoa vain yhdestä reunasta tai kulmasta. Kun pulttia kiristetään, vastakkainen puoli nousee ja vääristää koteloa. Tämä tapahtuu, kun jalka ei ole kohtisuorassa pultin akseliin nähden tai kun pinnassa on kiilamaista kulumaa.

✓ Kartiomaiset / porrastetut kiilat
3

Pehmeä (joustava) jalka

Pinta on muodollisesti kosketuksissa runkoon, mutta kokoonpuristuvaa materiaalia on läsnä: liikaa ohuita säätölevyjä, maalia, likaa, korroosiota tai tiivistejäämiä. Linjaus "ajautuu" ajan myötä painuessaan. Havaittavissa epävakaiden toistuvien mittausten perusteella.

✓ Puhtaat pinnat, ≤3 välilevyä
4

Indusoitu pehmeä jalka

Jalan ja rungon geometria on oikea, mutta ulkoiset voimat – putken venymä, kaapelihyllyjen kuormat, suojan voimat, nostopulttien puristus – vetävät koteloa irti tukitasosta. Salakavalinta on, että staattiset mittaukset eivät välttämättä paljasta sitä.

✓ Putken venymän korjaus
Pehmeän jalan luokittelu — poikkileikkauskaavio
Pehmeän jalan luokittelu: yhdensuuntainen, kulmikas, pehmeä ja indusoitu Kaavio, joka näyttää neljän tyyppisen pehmeän jalan poikkileikkauksen. 1 · Rinnakkainen RUNKO aukko JALKA Yhtenäinen rako ▸ Litteät säätölevyt 2 · Kulma RUNKO JALKA max 0 Kiilaväli ▸ Kartiomaiset säätölevyt 3 · Pehmeä RUNKO shimmit/lika JALKA Kokoonpuristuva kerros ▸ Puhdas, ≤3 välilevyä 4 · Indusoitu RUNKO JALKA Putki KOTELO Ulkoinen voima ▸ Putken korjaus

RakoUlkoinen voimaKorjaus Määritä ensin pehmeän jalan tyyppi kosketuksen luonteen perusteella ja valitse sitten korjausmenetelmä (välilevyt, pinnan työstö, ulkoisten kuormien poisto).

3. Vaikutus koneen tärinäolosuhteisiin

Pehmeällä jalalla on monimutkainen negatiivinen vaikutus koneen kuntoon useiden parametrien kautta:

ParametriVaikutusmekanismi
Tärinänopeus (RMS, mm/s)Amplitudin kasvu 1× pyörimistaajuudella roottorin taipuman ja linjausvirheen vuoksi
TärinävaiheTukien välinen vaihekulmaero voi olla jopa 180° – tyypillinen merkki pehmeästä jalasta
SpektriKorotettu 1×, mahdollinen 2× ja verkkotaajuus (sähkömoottoreille)
Laakerin käyttöikäRenkaan virheellinen kohdistus aiheuttaa vierintäelementtien kärkien ylikuormitusta, mikä lyhentää huomattavasti käyttöikää
Akselin linjausEpävakaa kohdistus: arvot "poikkeavat" tavoitteesta pultin kiristämisen jälkeen
TiivisteetKotelon muodonmuutos häiritsee mekaanisten tiivisteiden istukoiden geometriaa
Käytännön sääntö

Jos tärinä pysyy koholla laadukkaan akselin linjauksen jälkeen, Ensimmäinen tarkistettava asia on pehmeä jalka.

4. Diagnostiset menetelmät

4.1. Staattinen tunnistus (rakenteet ja mittakellot)

Yleisin menetelmä aikataulun mukaisissa linjaustöitä tehtäessä.

  1. Löysää kaikki koneen kiinnityspultit.
  2. Aseta rakotulkkisarja jokaisen jalan ja rungon väliin. Kirjaa rakot muistiin.
  3. Jokaiselle jalalle, jonka rako ylittää 0,05 mm, valitse kalibroidut välilevyt.
  4. Kiristä kaikki pultit momenttiavaimella.
  5. Toista mittaus mittakellolla: asenna jalusta runkoon, aseta mittakellon kärki jalkaan ja löysää pulttia. Sallittu siirtymä on enintään 0,05 mm (50 µm).
Rajoitus

Tämä menetelmä ei havaitse aiheuttama pehmeä jalka joka tapahtuu käyttökuormituksen alaisena (lämpötila, paine, putken venymä).

4.2. Dynaaminen tunnistus (pultin löystyminen käynnissä olevassa koneessa)

Tämä menetelmä havaitsee pehmeän jalan suoraan käyttöolosuhteissa — lämpötilassa, paineessa ja putken rasituksessa.

  1. Asenna tärinäanturi (kiihtyvyysanturi) koneen koteloon tuen lähelle.
  2. Kytke laite reaaliaikaiseen värähtelynopeuden RMS-valvontatilaan. Kannettava kaksikanavainen vibrometri, kuten Balanset-1A voidaan käyttää, mikä mahdollistaa värähtelytason ja vaihekulman samanaikaisen valvonnan pyörimistaajuudella.
  3. Löysää jokaista kiinnityspulttia peräkkäin (sormitiukkuuteen asti) ja tarkkaile RMS-arvon muutosta.
  4. Kiristä pultti heti tarkistuksen jälkeen ja siirry seuraavaan.
  5. Pultti, jonka löystyminen vähentää merkittävästi tärinää, osoittaa pehmeää jalanjälkeä kyseisessä kohdassa.
Kriteeri

Värähtelynopeuden RMS väheneminen yli 20% Yhdenkin pultin löysääminen on kiistaton todiste pehmeästä jalasta.

Turvallisuusvaroitus

Kiinnittimien kanssa työskentely käynnissä olevissa laitteissa aiheuttaa lisääntyneen riskin. Työturvallisuusmääräysten tarkka noudattaminen on pakollista, mukaan lukien kiinnityslaitteiden käyttö. kipinöimättömät työkalut vaarallisilla alueilla ja asianmukaiset luvat jännitteisten laitteiden parissa työskentelyyn.

4.3. Vaiheiden välinen värähtelyanalyysi

Informatiivisin instrumentaalinen menetelmä, joka mahdollistaa jalan pehmeän tunnistuksen löysäämättä kiinnikkeitä juoksuvälineiden päällä.

Vaaditut varusteet

  • Kaksikanavainen värähtelyanalysaattori ristivaihetoiminnolla
  • Kaksi kiihtyvyysanturia
  • Vaiheen vertailuanturi (kierroslukumittari) ja heijastava merkki roottorissa

Kaksikanavainen vibrometri Balanset-1A tarjoaa samanaikaisen värähtelyamplitudin mittauksen 1×:llä ja vaihekulman kahdella kanavalla ±2°:n tarkkuudella, mikä tekee siitä sopivan ristivaiheanalyysiin kentällä. Vakiovarusteisiin kuuluu fotoelektrinen vaihereferenssianturi (alue 0–360°).

  1. Asenna kiihtyvyysanturit kahdelle koneen tuelle samaan suuntaan (esim. pystysuoraan).
  2. Kiinnitä merkitsin roottoriin ja suuntaa kierroslukumittarin anturi merkitsintä kohti.
  3. Suorita ristivaihemittaus: laite määrittää kahden pisteen välisen värähtelyvaihekulman eron 1× pyörimistaajuudella.
Diagnostinen kriteeri

Jos vaihe-ero on suunnilleen 180° Jos kahden tuen välillä on samanaikaisesti merkittävä amplitudiero, tämä on tyypillinen merkki pehmeästä jalasta. Suuremman amplitudin omaava tuki osoittaa ongelman sijainnin.

Differentiaalidiagnostiikka

VikaVaihe-ero tukien välilläAmplitudi
Pehmeä jalka≈ 180°Merkittävä ero tukien välillä
Epätasapaino≈ 0° (vaiheessa)Vertailukelpoiset tasot
Väärin kohdistus0° tai 180°Riippuu kohdistusvirheen tyypistä
Vaiheiden välinen analyysi: Epätasapaino (0°) vs. pehmeä jalka (180°)
Epätasapaino — vaihe ≈ 0° (vaiheellinen tukiliike) CH1 CH2 Δφ ≈ 0° RUNKO KONE Pehmeä jalka — vaihe ≈ 180° (antifaasinen tukiliike) CH1 CH2 Δφ ≈ 180° RUNKO KONE SF

CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° Vaiheessa olevat signaalit viittaavat tyypillisesti epätasapainoon; vastavaiheessa olevat signaalit puolestaan viittaavat pehmeään jalaan. Lopullisen johtopäätöksen saamiseksi tarkista amplitudit, 1×/2×-spektri ja pultin löystymistesti.

Ristivaihemenetelmän etuna on, että se toimii koneen normaalin käytön aikana eikä vaadi kiinnikkeiden löysäämistä.

5. Putken aiheuttama pehmeä jalka

Putkien rasitus pumppu- tai kompressorilaitteistossa on yksi tärkeimmistä – mutta useimmiten unohdetuista – liiallisen tärinän ja epävakaan linjauksen syistä.

5.1. Esiintymismekanismi

Jos putkisto liitetään jännityksen alaisena olevaan koneen laippaan (ilman vapaata sovitetta), putken voima vaikuttaa jatkuvasti koneen koteloon. Käyttöpaineen ja -lämpötilan alaisena tämä voima kasvaa lämpölaajenemisen vuoksi. Putki "keilaistaa" konetta, mikä johtaa:

  • Akselin linjauksen säännölliset muutokset
  • Lisääntynyt värähtely 1× ja 2× pyörimistaajuudella
  • Laakereiden ja mekaanisten tiivisteiden ennenaikainen kuluminen
  • Epävakaat lukemat kohdistusta yritettäessä
Indusoitu pehmeä jalka: Koneen rasitus putkistosta
SÄÄTIÖ RUNKO PUMPPU (kompressori) PUTKI (imu) PUTKI (purkaus) — rasituksen alaisena! F (kanta) muodonmuutos laippa 4 pisteen tarkistus 12 6 9 3

VenymävoimaMuodonmuutos Punaiset nuolet osoittavat putken venymävoiman, joka vetää koneen ulos geometriastaan. Ympyrä 12–3–6–9 näyttää laippavälien mittausjärjestyksen neljässä pisteessä ennen linjausta.

5.2. Putkiston kunnon tarkastus

Ennen akselin linjausta on laipan kulman ja siirtymän tarkastus pakollista.

  1. Irrota putkisto koneen laipasta.
  2. Mittaa putkilaipan ja koneen laipan väliset raot neljästä kohdasta: kello 12, 3, 6 ja 9.
  3. Määritä kulmakerroin (rakojen ero vastakkaisissa pisteissä) ja siirtymä (laippojen keskiviivojen yhdensuuntainen epäsuhta).

Toleranssit

  • Ihanteellinen kulmakerroin ja siirtymäarvo: 0 mm
  • Käytännössä saavutettavissa huolellisella asennuksella: 0,01–0,02 mm
  • Arvot ylittävät 0,05 mm vaativat pakollisen korjauksen ennen kohdistusta

5.3. Putkien liittäminen

Tavoitteena on saavuttaa jännityksetön laippaliitos ilman ulkoisten voimien kohdistamista. Menetelmiin kuuluvat:

  • Putkitukien ja ripustimien säätö
  • Kelanpätkien leikkaaminen tai pidentäminen
  • Paisuntasaumojen käyttö
  • Väliasentojen korjaaminen
Alan todellisuus

Kenttäkäytäntötietojen mukaan, jopa 80% toimivista organisaatioista laiminlyö putkien venymän todentamisen, jatkaen tärinän syyn etsimistä muualta. Tämä työ on työlästä, mutta ilman sitä mikä tahansa kohdistus – edes tarkkuuskohdistus – on epävakaa.

6. Jalkakontaktialueen vaatimukset

Koneen jalan ja pohjalevyn (perusrungon) välisen vähimmäiskosketuspinnan on oltava vähintään 80% jalkapohjan alueelta.

Kun kosketuspinta-ala on pienempi kuin 80%:

  • Kuorma jakautuu epätasaisesti, mikä luo paikallisia jännityskeskittymiä
  • Sälelevyt vääntyvät ja painautuvat pistemäisten kosketusalueiden kohdalta
  • Pulttien kiristäminen ei takaa vakaata kiinnitystä – kohdistus "ajautuu" ajan myötä
  • Jalkapohjan tai pohjalevyn väsymismurtuman riski kasvaa

Tarkastusmenetelmät

  • Silmämääräinen tarkastus: kosketusjäljet, hapettuminen, naarmut jalkojen ja rungon pinnoilla
  • Preussinsininen (merkkauspasta): levitä ohut kerros pohjalevyyn, paina jalkaa alas ja arvioi kosketuskuvio
  • Rakotulkkisarja: mittaa jalan ympärysmitta pultti löysättynä

Jos kosketuksen havaitaan olevan alle 80%, laakeripintojen tasaisuus on palautettava: pohjalevyn ja/tai jalkapohjan kaapimisella, jyrsimisellä tai hiomalla.

7. Pehmeän jalan korjaustoimenpide

Suositeltu työjärjestys pehmeän jalan havaitsemisen yhteydessä:

1

Valmistele laakeripinnat

  • Puhdista pohjalevyt ja jalkojen pinnat liasta, maalista, ruosteesta ja vanhasta tiivistemateriaalista
  • Tarkista tasaisuus suorakulmaisella viivaimella ja rakotulkilla
  • Koneista pinnat tarvittaessa (hiominen, kaapiminen)
2

Vahvista kosketusalue

  • Varmista, että jalan ja pohjalevyn välinen kosketus on vähintään 80%
  • Poista kaikki kokoonpuristuvat (joustavat) materiaalit kosketusalueelta
3

Mittaa aukkoja

  • Löysää kaikki kiinnityspultit
  • Mittaa rakot rakotulkilla tai mittakellolla kummastakin jalasta
  • Valitse kalibroidut ruostumattomasta teräksestä valmistetut välilevyt. Enintään 3 välilevyä jalkaa kohden (välttääksesi "löysän" vaikutuksen)
4

Tarkista putken venymä

  • Irrota putkisto
  • Mittaa laipan kulmakerroin ja siirtymä neljästä pisteestä
  • Jos toleranssit ylittyvät, korjaa ne jännityksettömän liitoksen aikaansaamiseksi.
5

Loppukiristys ja tarkistus

  • Kiristä kaikki pultit ristikkäin momenttiavaimella
  • Mittakellotarkistus: siirtymä ≤ 0,05 mm mitä tahansa pulttia löysättäessä
  • Koeajo ja tärinätasojen tarkistaminen
6

Suorita akselin kohdistus

Akselin linjaus on suoritettava vasta sen jälkeen, kun pehmeä jalka on täysin korjattu ja putkisto on asennettu. Muuten kohdistustulokset ovat epävakaita.

8. Instrumentointi

8.1. Staattisen diagnostiikan työkalut

  • Kalibroitu rakotulkkisarja (alkaen 0,02 mm)
  • Mittakello magneettijalustalla (asteikolla 0,01 mm)
  • Viivoitin
  • Merkkauspasta (Prussian Blue) kosketusalueen arviointiin
  • Kalibroitu momenttiavain

8.2. Dynaamisen diagnostiikan työkalut

Dynaaminen pehmeän jalan tunnistus ja ristivaiheanalyysi vaativat kannettavan värähtelyanalysaattorin, jossa on samanaikaiset kaksikanavaiset mittaus- ja vaiheanalyysiominaisuudet.

The Balanset-1A (valmistaja VibroMera) on kannettava kaksikanavainen vibrometri-tasapainotin, joka sopii näihin tehtäviin. Pehmeän jalan diagnostiikkaan liittyvät keskeiset tekniset tiedot:

Tärinäkanavat 2 (samanaikaisesti)
Nopeusalue 250–90 000 kierrosta minuutissa
Tärinänopeus RMS 0–80 mm/s
Vaiheen tarkkuus 0–360°, ±2°
Vaiheanturi Valosähköinen, sisältyy
Spektrianalyysi FFT-tuki
Virtalähde USB (7–20 V)
Tasapainottaminen 1 tai 2 konetta

Balanset-1A:n kaksikanavainen arkkitehtuuri mahdollistaa samanaikaisen amplitudi- ja vaihevärähtelyn mittaamisen kahdella tuella, mikä on edellytys ristivaiheiselle pehmeän jalan diagnostiikalle. Pehmeän jalan korjauksen jälkeen samaa laitetta käytetään roottorin tasapainottamiseen sen omissa laakereissa – yhdessä tai kahdessa korjaustasossa – ilman laitteiden purkamista.

9. Normatiiviset viittaukset

  • GOST R ISO 20816-1-2021 — Tärinä. Konevärähtelyn mittaus ja arviointi. Osa 1. Yleiset ohjeet.
  • GOST R ISO 18436-2-2005 — Koneiden kunnonvalvonta ja diagnostiikka. Tärinän kunnonvalvonta ja diagnostiikka. Osa 2. Henkilöstön koulutus- ja sertifiointivaatimukset.
  • ISO 1940-1:2003 — Mekaaninen värähtely. Roottoreiden tasapainon laatuvaatimukset vakiotilassa (jäykkänä). Osa 1: Tasapainotoleranssien määrittely ja todentaminen.
  • ISO 10816 / ISO 20816 — Sarja standardeja koneiden tärinäolosuhteiden arvioimiseksi.

10. Päätelmä

Tärkeimmät vinkit

Pehmeä jalka on systeeminen asennusvika, jonka korjaus on pakollinen edellytys onnistuneeseen akselin linjaukseen ja tärinän vähentämiseen pyörivissä laitteissa. Pehmeän jalan huomiotta jättäminen tekee kaikesta myöhemmästä käyttöönottotyöstä turhaa: linjaus on epävakaa, tärinä pysyy koholla ja laakerin ja tiivisteen käyttöikä lyhenee.

Nykyaikaiset kannettavat kaksikanavaiset vibrometrit, kuten Balanset-1A tarjoavat täydellisen diagnostiikkasyklin – pehmeän jalan tunnistuksesta ristivaiheanalyysin kautta aina roottorin tasapainotukseen paikan päällä. Instrumentaalisten diagnostiikkamenetelmien käyttö visuaalisen tarkastuksen sijaan lisää huomattavasti vianhaun luotettavuutta ja lyhentää käyttöönottoaikaa.

Suositeltu käyttöönottoprosessi

1
Pehmeän jalan tarkistus ja korjaus
2
Putkien asennus
3
Akselin linjaus
4
Roottorin tasapainotus
5
Lopputärinätarkistus ✓
Pyörivän laitteen käyttöönottokaavio
1. Pehmeä jalkatarkistus mittarit + ilmaisin + ristivaihe SF löytyi? >0,05 mm Kyllä Oikea SF: välilevyt, puhdistus, koneistus Ei 2. Putkien liittäminen kulmakerroin / siirtymä ≤ 0,02 mm 3. Akselin linjaus laser-/kelloindikaattori 4. Tasapainotus (Balanset-1A) 5. Lopullinen värähtelymittaus ✓ Balanset-1A:ta käytetään: ▸ vaihe 1 — ristivaihe ▸ vaihe 4 — tasapainottaminen

Työlogiikka""Kyllä"-haaraLopputarkistus Keskeinen sääntö: jatka linjausta vasta, kun pehmeän jalan korjaus on vahvistettu. Käytännön kriteeri: jalan siirtymä ≤ 0,05 mm säätöpultin löysäämisen aikana ja vastakkaisen värähtelyn puuttuminen.

Tämän järjestyksen noudattaminen on perusta pyörivien laitteiden luotettavalle ja pitkäaikaiselle toiminnalle.

Lähteet: tärinädiagnostiikan ja akselin linjauksen koulutusohjelman materiaalit; GOST R ISO 20816-1-2021; GOST R ISO 18436-2-2005; ISO 1940-1:2003; VibroMeran tekninen dokumentaatio (Balanset-1A).