מהי צמיחה תרמית ביישור פיר?

צמיחה תרמית היא ההתפשטות האנכית של גובה קו המרכז של מכונה כשהיא מתחממת מטמפרטורת הסביבה לטמפרטורת ההפעלה. הנוסחה היא ΔH = H × α × ΔT, כאשר H הוא הגובה מרגל לקו המרכז, α הוא מקדם ההתפשטות התרמית, ו-ΔT הוא עליית הטמפרטורה.

למה לבצע יישור קר מוקזז מראש?

המכונות מיושרות בקור אך פועלות בחום. אם שתי המכונות גדלות בכמויות שונות, יישור קר מושלם יגרום לחוסר יישור בטמפרטורת ההפעלה. קיזוז מראש של היישור בקור על ידי הצמיחה הדיפרנציאלית הצפויה מבטיח יישור כשהן חמות.

כיצד ניתן לקבוע את טמפרטורת ההפעלה?

ניתן למדוד טמפרטורות פעולה על ציוד פועל באמצעות מדי חום אינפרא אדום או גלאי מגע בבית המיסב או ברגלי המכונה. ערכים אופייניים: מנועים חשמליים 60-90°C, משאבות 40-70°C (תלוי בתהליך), טורבינות קיטור 80-200°C.

מהן הטמפרטורות האופייניות למנועים ומשאבות?

מנועים חשמליים פועלים בדרך כלל בטמפרטורה של 60-90 מעלות צלזיוס במעטפת. משאבות צנטריפוגליות נעות בין 40-70 מעלות צלזיוס לשירות מים קרים, אך יכולות להיות גבוהות בהרבה עבור נוזלי תהליך חמים. טורבינות קיטור עשויות להגיע ל-150-300 מעלות צלזיוס. תיבות הילוכים פועלות בדרך כלל בטמפרטורה של 50-80 מעלות צלזיוס.

מהי בדיקת יישור חם?

בדיקת יישור חם מתבצעת כאשר המכונה נמצאת בטמפרטורת פעולה (מיד לאחר הכיבוי). היא מאמתת כי תחזיות הצמיחה התרמית היו נכונות ושהמכונות מיושרות בתנאי פעולה בפועל. זהו תקן הזהב לאימות יישור.

כלי הנדסי חינמי

compensation של thermal growth עבור shaft alignment

חשב את גדילת קו המרכז האנכי עקב thermal expansion עבור מכונה מניעה ומכונה מונעת. קבע את יעד ה-pre-offset ל-cold alignment כדי להשיג alignment בטמפרטורת העבודה.

מניעה + מונעת ΔH = H × α × ΔT יעד offset בקור

טמפרטורת הסביבה (°C)

הזן נתונים עבור שתי המכונות למטה. ההפרש קובע את ה-pre-offset בקור.

מניעה (למשל מנוע)

סוג מכונה

חומר

גובה רגל-למרכז H (מ"מ)

טמפרטורת פעולה (°C)

מונע (למשל משאבה)

סוג מכונה

חומר

גובה רגל-למרכז H (מ"מ)

טמפרטורת פעולה (°C)

הגדרות מהירות מוגדרות מראש

תוצאות

יעד pre-offset בקור (גדילה דיפרנציאלית)

—

thermal growth של המניעה

—

thermal growth של המונעת

—

ΔT של המניעה

—

ΔT של המונעת

—

נוסחת thermal growth

כאשר מכונה מתחממת, המסגרת שלה מתפשטת אנכית ומעלה את קו מרכז הפיר:

H — גובה רגל-למרכז (mm)
α — מקדם התפשטות תרמית (×10⁻⁶ /°C)
T_op — טמפרטורת הפעלה (°C)
T_amb — טמפרטורת הסביבה (°C)

ערכי CTE של חומרים

חומר	α (×10⁻⁶ /°C)
פלדת פחמן	12.0
ברזל יצוק	10.5
נירוסטה (304/316)	16.0
אֲלוּמִינְיוּם	23.0

טמפרטורות הפעלה אופייניות

סוג מכונה	טמפרטורת מעטפת אופיינית (°C)
מנוע חשמלי	60–90
משאבה צנטריפוגלית (מים קרים)	40–70
טורבינת קיטור	80 – 200
תיבת הילוכים	50–80
מדחס	60 – 120

דוגמה מעשית

דוגמה — מערך מנוע + משאבה

נתון: טמפרטורת סביבה = 20°C

מנוע: H = 200 mm, פלדה (α = 12×10⁻⁶), T_op = 80°C

משאבה: H = 250 mm, פלדה (α = 12×10⁻⁶), T_op = 60°C

ΔH_motor = 200 × 12×10⁻⁶ × (80 − 20) = 0.144 mm

ΔH_pump = 250 × 12×10⁻⁶ × (60 − 20) = 0.120 mm

הפרש = 0.144 − 0.120 = 0.024 mm

המנוע גדל יותר → הגדר את המנוע 0.024 mm LOW במהלך היישור הקר.

💡 טיפ: יש לקבוע את המכונה שגדלה יותר ל-LOW ביישור קר. כאשר שתיהן מתחממות, ההתפשטות הדיפרנציאלית מביאה אותן ליישור.

⚠️ הערה: חישוב זה מניח התפשטות תרמית אחידה של מסגרת המכונה. בפועל, גרדיאנטים תרמיים, מאמצי צנרת והשפעות היסוד עלולים לגרום לתנועות נוספות. יש לאמת זאת תמיד באמצעות בדיקת hot alignment, כאשר הדבר אפשרי.