सॉफ्ट फुट: कारण, निदान और उपचार
नरम पैर rotating equipment में excessive vibration के सबसे common yet underestimated कारणों में से एक है। Field service experience में, a large share औद्योगिक संयंत्रों में कई मशीनें बिना सुधारित सॉफ्ट फुट की समस्या के साथ काम करती हैं। यह लेख इस घटना के भौतिकी, इसके वर्गीकरण, पता लगाने के तरीकों (फीलर गेज से लेकर क्रॉस-फेज कंपन विश्लेषण तक) और व्यावहारिक सुधार तकनीकों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है।.
1. परिभाषा और भौतिक प्रकृति
नरम पैर यह एक ऐसी स्थिति है जिसमें होल्ड-डाउन बोल्ट कसने से पहले मशीन के एक या अधिक पैर फाउंडेशन फ्रेम (सोल प्लेट, बेसप्लेट) के साथ पूरी तरह से संपर्क में नहीं होते हैं। जब ऐसे बोल्ट को कसा जाता है, तो मशीन केसिंग विकृत हो जाती है, बेयरिंग बोर की ज्यामिति बिगड़ जाती है, और रोटर अक्ष अपनी निर्धारित स्थिति से विचलित हो जाता है।.
भौतिक रूप से, निम्नलिखित होता है: अपूर्ण संपर्क वाले फुट पर बोल्ट का कसने वाला बल आवरण में एक बेंडिंग मोमेंट उत्पन्न करता है। यह विरूपण बेयरिंग सपोर्ट तक पहुँचता है, जिसके परिणामस्वरूप:
- रोलिंग बेयरिंग के आंतरिक छल्लों का गलत संरेखण
- प्लेन बियरिंग में असमान भार वितरण
- युग्मित मशीन शाफ्टों का कोणीय विस्थापन
- रोटर विक्षेपण के कारण गतिशील असंतुलन
परिणामस्वरूप, कंपन घूर्णी आवृत्ति (1×) पर बढ़ता है, और गंभीर मामलों में, हार्मोनिक गुणकों पर भी बढ़ता है।.
ऐसे दस्तावेजी मामले मौजूद हैं जिनमें नरम पैर को ठीक करने से एकल बोल्ट कंपन वेग (RMS) को कम किया गया 12 मिमी/सेकंड से 2 मिमी/सेकंड तक — छह गुना कमी।.
2. सॉफ्ट फुट वर्गीकरण
अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर सॉफ्ट फुट के चार प्रकार माने जाते हैं। इनमें से प्रत्येक की पहचान और उपचार के लिए अलग-अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है।.
समानांतर (वायु-अंतराल) नरम पैर
पैर के नीचे, बेयरिंग की पूरी सतह पर एकसमान वायु अंतराल मौजूद है। इसके कारणों में शामिल हैं: छोटा पैर, तलवे की प्लेट का समतल न होना, या शिम की मोटाई का गलत होना।.
✓ समतल कैलिब्रेटेड शिम्सकोणीय नरम पैर
फुट फ्रेम के केवल एक किनारे या कोने से संपर्क करता है। बोल्ट कसने पर, विपरीत भाग ऊपर उठ जाता है, जिससे आवरण विकृत हो जाता है। यह तब होता है जब फुट बोल्ट अक्ष के लंबवत नहीं होता है या जब सतह पर कील के आकार का घिसाव होता है।.
✓ टेपर्ड / स्टेप्ड शिम्सनरम (लचीला) मुलायम पैर
सतह औपचारिक रूप से फ्रेम के संपर्क में होती है, लेकिन उस पर संपीड़ित होने योग्य पदार्थ मौजूद होते हैं: अत्यधिक पतली परतें, पेंट, गंदगी, जंग या गैस्केट के अवशेष। समय के साथ-साथ सतह के स्थिर होने पर संरेखण में बदलाव आ जाता है। बार-बार किए गए मापों में अस्थिरता से इसकी पहचान होती है।.
✓ साफ सतहें, ≤3 शिमप्रेरित नरम पैर
आधार और फ्रेम की ज्यामिति सही है, लेकिन बाहरी बल — पाइप पर तनाव, केबल ट्रे का भार, सुरक्षा बल, जैकिंग बोल्ट का दबाव — आवरण को आधार तल से बाहर खींच लेते हैं। सबसे खतरनाक बात यह है कि स्थिर माप से इसका पता नहीं चल पाता।.
✓ पाइप तनाव सुधारअंतरबाह्य बलसुधार सबसे पहले संपर्क की प्रकृति के आधार पर सॉफ्ट फुट के प्रकार का निर्धारण करें, फिर सुधार विधि (शिम, सतह की मशीनिंग, बाहरी भार को हटाना) का चयन करें।.
3. मशीन के कंपन की स्थिति पर प्रभाव
सॉफ्ट फुट का मशीन की स्थिति पर कई मापदंडों पर जटिल नकारात्मक प्रभाव पड़ता है:
| पैरामीटर | प्रभाव की क्रियाविधि |
|---|---|
| कंपन वेग (RMS, mm/s) | रोटर के विक्षेपण और गलत संरेखण के कारण घूर्णी आवृत्ति के 1 गुना पर आयाम में वृद्धि होती है। |
| कंपन चरण | सपोर्ट के बीच फेज़ कोण का अंतर 180° तक पहुँच सकता है — जो सॉफ्ट फुट का एक विशिष्ट लक्षण है। |
| स्पेक्ट्रम | उन्नत 1×, जिसमें 2× और लाइन आवृत्ति (इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए) की संभावित उपस्थिति हो सकती है। |
| बेयरिंग जीवनकाल | रिंग के गलत संरेखण के कारण रोलिंग तत्वों पर अत्यधिक भार पड़ता है, जिससे उनकी सेवा अवधि में भारी कमी आती है। |
| शाफ्ट संरेखण | अस्थिर संरेखण: बोल्ट कसने के बाद मान लक्ष्य से "विचलित" हो जाते हैं |
| सील | आवरण विरूपण यांत्रिक सील सीटों की ज्यामिति को बाधित करता है। |
यदि उच्च गुणवत्ता वाले शाफ्ट अलाइनमेंट के बाद भी कंपन का स्तर अधिक बना रहता है, तो सबसे पहले यह जांच लें कि पैर मुलायम तो नहीं है।.
4. नैदानिक विधियाँ
4.1. स्थैतिक पहचान (फीलर गेज और डायल इंडिकेटर)
निर्धारित संरेखण कार्य के दौरान सबसे आम विधि।.
- मशीन को जकड़ने वाले सभी बोल्टों को ढीला करें।.
- प्रत्येक पैर और फ्रेम के बीच एक फीलर गेज सेट डालें। अंतराल को रिकॉर्ड करें।.
- प्रत्येक पैर के लिए जिसमें अंतर इससे अधिक है 0.05 मिमी, कैलिब्रेटेड शिम्स का चयन करें।.
- सभी बोल्टों को टॉर्क रिंच से कस लें।.
- डायल इंडिकेटर से माप को दोहराएँ: बेस को फ्रेम पर लगाएँ, इंडिकेटर की नोक को फुट पर रखें और बोल्ट को ढीला करें। अनुमेय विस्थापन इससे अधिक नहीं होना चाहिए। 0.05 मिमी (50 माइक्रोमीटर).
यह विधि पता नहीं लगाती है प्रेरित नरम पैर जो परिचालन भार (तापमान, दबाव, पाइप तनाव) के तहत होता है।.
4.2. गतिशील पहचान (चलती मशीन पर बोल्ट का ढीला होना)
यह विधि परिचालन स्थितियों के तहत - तापमान, दबाव और पाइप तनाव पर - सीधे सॉफ्ट फुट का पता लगाती है।.
- सपोर्ट के पास मशीन के आवरण पर एक कंपन सेंसर (एक्सेलेरोमीटर) लगाएं।.
- उपकरण को रीयल-टाइम कंपन वेग RMS मॉनिटरिंग मोड में कनेक्ट करें। एक पोर्टेबल ड्यूल-चैनल वाइब्रोमीटर, जैसे कि Balanset-1A इसका उपयोग किया जा सकता है, जिससे घूर्णी आवृत्ति पर कंपन स्तर और चरण कोण की एक साथ निगरानी संभव हो सकेगी।.
- प्रत्येक होल्ड-डाउन बोल्ट को क्रमानुसार ढीला करें (उंगली से कसने तक), और RMS में होने वाले परिवर्तन को देखें।.
- जांच करने के बाद तुरंत बोल्ट को कस लें और अगले बोल्ट पर जाएं।.
- जिस बोल्ट को ढीला करने से कंपन में काफी कमी आती है, वह उस स्थान पर सॉफ्ट फुट का संकेत देता है।.
कंपन वेग RMS में इससे अधिक की कमी 20% जब एक बोल्ट को ढीला करना ही सॉफ्ट फुट का निर्णायक सबूत हो।.
चलते हुए उपकरणों पर फास्टनरों के साथ काम करना उच्च जोखिम भरा होता है। व्यावसायिक सुरक्षा आवश्यकताओं का कड़ाई से पालन करना अनिवार्य है, जिसमें इनका उपयोग भी शामिल है। गैर-चिंगारी उपकरण खतरनाक क्षेत्रों में कार्य करने और चालू उपकरणों पर काम करने के लिए उचित प्राधिकरण आवश्यक है।.
4.3. क्रॉस-फेज़ कंपन विश्लेषण
सबसे जानकारीपूर्ण वाद्य विधि, जो कोमल पैरों की पहचान को सक्षम बनाती है फास्टनरों को ढीला किए बिना चालू उपकरणों पर।.
उपकरण आवश्यक
- क्रॉस-फेज़ फ़ंक्शन के साथ ड्यूल-चैनल कंपन विश्लेषक
- दो एक्सेलेरोमीटर
- रोटर पर फेज रेफरेंस सेंसर (टैकोमीटर) और एक रिफ्लेक्टिव मार्कर लगा होता है।
दोहरे चैनल वाला वाइब्रोमीटर Balanset-1A यह उपकरण दो चैनलों पर 1× आवर्धन पर कंपन आयाम और चरण कोण का एक साथ मापन ±2° की सटीकता के साथ प्रदान करता है, जिससे यह क्षेत्र में क्रॉस-फेज विश्लेषण के लिए उपयुक्त है। एक फोटोइलेक्ट्रिक फेज रेफरेंस सेंसर (0–360° रेंज) मानक उपकरण के रूप में शामिल है।.
- एक्सीलरोमीटर को मशीन के दो सपोर्ट पर एक ही दिशा में (जैसे, लंबवत) लगाएं।.
- मार्कर को रोटर से जोड़ें और टैकोमीटर सेंसर को मार्कर की ओर लक्षित करें।.
- क्रॉस-फेज़ मापन करें: यह उपकरण 1× घूर्णी आवृत्ति पर दो बिंदुओं के बीच कंपन फेज़ कोण अंतर निर्धारित करता है।.
यदि कला अंतर लगभग है 180° दोनों आधारों के बीच आयाम में एक साथ महत्वपूर्ण अंतर होना, सॉफ्ट फुट का एक विशिष्ट लक्षण है। अधिक आयाम वाला आधार समस्या के स्थान को इंगित करता है।.
विभेदक निदान
| दोष | आधारों के बीच चरण अंतर | आयाम |
|---|---|---|
| नरम पैर | ≈ 180° | समर्थनों के बीच महत्वपूर्ण अंतर |
| असंतुलित होना | ≈ 0° (समान कला में) | तुलनीय स्तर |
| मिसलिग्न्मेंट | 0° या 180° | यह मिसअलाइनमेंट के प्रकार पर निर्भर करता है। |
CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° समान फेज वाले सिग्नल आमतौर पर असंतुलन दर्शाते हैं; विपरीत फेज वाले सिग्नल सॉफ्ट फुट की ओर इशारा करते हैं। निश्चित निष्कर्ष के लिए, एम्प्लीट्यूड, 1×/2× स्पेक्ट्रम और बोल्ट लूज़निंग टेस्ट की जाँच करें।.
क्रॉस-फेज विधि का लाभ यह है कि यह सामान्य मशीन संचालन के दौरान काम करती है और इसमें किसी भी फास्टनर को ढीला करने की आवश्यकता नहीं होती है।.
5. पाइप-प्रेरित सॉफ्ट फुट
पंप या कंप्रेसर उपकरण पर पाइप का तनाव अत्यधिक कंपन और अस्थिर संरेखण के प्रमुख कारणों में से एक है - फिर भी इसे अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है।.
5.1. घटना की प्रक्रिया
यदि पाइप को तनावग्रस्त मशीन फ्लैंज से जोड़ा जाता है (बिना किसी ढीले फिट के), तो पाइप का बल लगातार मशीन केसिंग पर लगता रहता है। परिचालन दबाव और तापमान के तहत, ऊष्मीय विस्तार के कारण यह बल बढ़ जाता है। पाइप मशीन को हिलाता है, जिससे निम्नलिखित परिणाम होते हैं:
- शाफ्ट संरेखण में आवधिक परिवर्तन
- घूर्णी आवृत्ति के 1× और 2× पर कंपन में वृद्धि
- बियरिंग और मैकेनिकल सील का समय से पहले घिस जाना
- संरेखण का प्रयास करते समय अस्थिर रीडिंग
तनाव बलविरूपण लाल तीर पाइप पर लगने वाले उस तनाव बल को दर्शाते हैं जो मशीन को उसकी ज्यामिति से बाहर खींचता है। 12–3–6–9 वृत्त संरेखण से पहले चार बिंदुओं पर फ्लेंज अंतराल को मापने का क्रम दर्शाता है।.
5.2. पाइपिंग स्थिति निरीक्षण
शाफ्ट अलाइनमेंट से पहले, फ्लेंज की कोणीयता और ऑफसेट का निरीक्षण अनिवार्य है।.
- पाइपिंग को मशीन फ्लेंज से अलग करें।.
- पाइप फ्लेंज और मशीन फ्लेंज के बीच के अंतराल को चार बिंदुओं पर मापें: 12, 3, 6 और 9 बजे।.
- कोणीयता (विपरीत बिंदुओं पर अंतर) और ऑफसेट (फ्लेंज सेंटरलाइन का समानांतर बेमेल) निर्धारित करें।.
सहिष्णुता
- आदर्श कोणीयता और ऑफसेट मान: 0 मिमी
- सावधानीपूर्वक फिटिंग करने पर यह व्यावहारिक रूप से संभव है: 0.01–0.02 मिमी
- इससे अधिक मान 0.05 मिमी संरेखण से पहले अनिवार्य सुधार की आवश्यकता है
5.3. पाइप फिटिंग
इसका उद्देश्य बाहरी बल लगाए बिना तनाव-मुक्त फ्लेंज कनेक्शन प्राप्त करना है। विधियों में शामिल हैं:
- पाइप सपोर्ट और हैंगर को समायोजित करना
- स्पूल के टुकड़ों को ट्रिम करना या बढ़ाना
- विस्तार जोड़ों का उपयोग करना
- मध्यवर्ती समर्थन स्थितियों को ठीक करना
field practice में, operating organizations अक्सर pipe strain verification की उपेक्षा कर देती हैं, कंपन के कारण का पता लगाने के लिए अन्यत्र खोज जारी है। यह कार्य श्रमसाध्य है, लेकिन इसके बिना कोई भी संरेखण - यहां तक कि सटीक संरेखण भी - अस्थिर रहेगा।.
6. पैर के संपर्क क्षेत्र की आवश्यकताएँ
मशीन के फुट और सोल प्लेट (फाउंडेशन फ्रेम) के बीच न्यूनतम संपर्क क्षेत्र होना चाहिए कम से कम 80% पैर के तलवे के क्षेत्र का।.
जब संपर्क क्षेत्र 80% से कम हो:
- भार का वितरण असमान होता है, जिससे स्थानीय तनाव सांद्रता उत्पन्न होती है।
- शिम विकृत हो जाते हैं और संपर्क बिंदुओं पर धंस जाते हैं।
- बोल्ट कसने से स्थिर फिक्सेशन नहीं मिलता — समय के साथ संरेखण "खिसक" जाता है।
- पैर या तलवे की प्लेट में थकान के कारण खराबी का खतरा बढ़ जाता है।
निरीक्षण विधियाँ
- दृश्य निरीक्षण: पैर और फ्रेम की सतहों पर संपर्क के निशान, ऑक्सीकरण और खरोंच के निशान।
- प्रशियन ब्लू (मार्किंग पेस्ट): जूते के तलवे पर एक पतली परत लगाएं, पैर को नीचे दबाएं और संपर्क पैटर्न का मूल्यांकन करें।
- फीलर गेज सेट: बोल्ट को ढीला करके पैर की परिधि के चारों ओर मापें।
यदि संपर्क 80% से कम पाया जाता है, तो बेयरिंग सतहों की समतलता को बहाल किया जाना चाहिए: सोल प्लेट और/या फुट सोल की खुरचना, मिलिंग या ग्राइंडिंग।.
7. सॉफ्ट फुट करेक्शन प्रक्रिया
सॉफ्ट फुट का पता चलने पर अनुशंसित कार्य क्रम:
बेयरिंग सतहों को तैयार करें
- जूतों के तलवों और सतहों से गंदगी, पेंट, जंग और पुराने गैस्केट पदार्थ को साफ करें।
- समतलता की जांच करने के लिए स्ट्रेटएज और फीलर गेज सेट का उपयोग करें।
- आवश्यकता पड़ने पर सतहों को मशीन से चिकना करें (पीसना, खुरचना)।
संपर्क क्षेत्र सत्यापित करें
- सुनिश्चित करें कि पैर और तलवे के बीच संपर्क कम से कम 80% हो।
- संपर्क क्षेत्र में किसी भी संपीड़ित (लचीले) पदार्थ को हटा दें।
कमियों को मापें
- सभी बोल्टों को ढीला करें
- प्रत्येक फुट पर फीलर गेज या डायल इंडिकेटर से अंतराल मापें।
- कैलिब्रेटेड स्टेनलेस स्टील शिम्स का चयन करें।. प्रति फुट 3 से अधिक शिम नहीं। ("नरम" प्रभाव से बचने के लिए)
पाइप में तनाव की जाँच करें
- पाइपिंग को डिस्कनेक्ट करें
- फ्लेंज की कोणीयता और ऑफसेट को चार बिंदुओं पर मापें।
- यदि सहनशीलता सीमा से अधिक हो जाए, तो तनाव-मुक्त कनेक्शन प्राप्त करने के लिए सुधार करें।
अंतिम कसना और सत्यापन
- सभी बोल्टों को टॉर्क रिंच से क्रॉस पैटर्न में कसें।
- डायल इंडिकेटर जांच: किसी भी बोल्ट को ढीला करते समय विस्थापन ≤ 0.05 मिमी होना चाहिए।
- कंपन स्तरों का परीक्षण करके सत्यापित करें
शाफ्ट अलाइनमेंट करें
शाफ्ट का संरेखण किया जाना चाहिए सॉफ्ट फुट की समस्या पूरी तरह ठीक हो जाने के बाद ही और पाइपिंग लगा दी गई है। अन्यथा, संरेखण के परिणाम अस्थिर होंगे।.
8. उपकरण
8.1. स्थैतिक निदान के लिए उपकरण
- कैलिब्रेटेड फीलर गेज सेट (0.02 मिमी से)
- चुंबकीय आधार पर डायल संकेतक (अंकन 0.01 मिमी)
- सीधे बढ़त
- संपर्क क्षेत्र के आकलन के लिए मार्किंग पेस्ट (प्रशियन ब्लू)
- कैलिब्रेटेड टॉर्क रिंच
8.2. गतिशील निदान के लिए उपकरण
डायनामिक सॉफ्ट फुट डिटेक्शन और क्रॉस-फेज विश्लेषण के लिए एक पोर्टेबल वाइब्रेशन एनालाइजर की आवश्यकता होती है जिसमें एक साथ ड्यूल-चैनल माप और फेज विश्लेषण क्षमताएं हों।.
The Balanset-1A (वाइब्रोमेरा द्वारा निर्मित) एक पोर्टेबल ड्यूल-चैनल वाइब्रोमीटर-बैलेंसर है जो इन कार्यों के लिए उपयुक्त है। कोमल पैर निदान से संबंधित मुख्य विशिष्टताएँ:
बैलेंससेट-1ए की ड्यूल-चैनल संरचना दो सपोर्ट पर एक साथ आयाम और फेज कंपन माप को सक्षम बनाती है, जो क्रॉस-फेज सॉफ्ट फुट डायग्नोस्टिक्स के लिए आवश्यक है। सॉफ्ट फुट करेक्शन के बाद, उपकरण को अलग किए बिना, इसी उपकरण का उपयोग रोटर को उसके अपने बियरिंग में संतुलित करने के लिए किया जाता है - एक या दो करेक्शन प्लेन में।.
9. नियमात्मक संदर्भ
- गोस्ट आर आईएसओ 20816-1-2021 — कंपन। मशीन कंपन का मापन और मूल्यांकन। भाग 1. सामान्य दिशानिर्देश।.
- गोस्ट आर आईएसओ 18436-2-2005 — मशीनों की स्थिति की निगरानी और निदान। कंपन की स्थिति की निगरानी और निदान। भाग 2. कर्मियों के प्रशिक्षण और प्रमाणन के लिए आवश्यकताएँ।.
- आईएसओ 1940-1:2003 — यांत्रिक कंपन। स्थिर (कठोर) अवस्था में रोटरों के लिए संतुलन गुणवत्ता आवश्यकताएँ। भाग 1: संतुलन सहनशीलता का विनिर्देशन और सत्यापन।.
- आईएसओ 10816 / आईएसओ 20816 — मशीन की कंपन स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए मानकों की श्रृंखला।.
10. निष्कर्ष
कुंजी ले जाएं
सॉफ्ट फुट एक प्रणालीगत स्थापना दोष है जिसका सुधार एक अनिवार्य पूर्व शर्त घूर्णनशील उपकरणों में शाफ्ट के सफल संरेखण और कंपन को कम करने के लिए। सॉफ्ट फुट की अनदेखी करने से बाद में किए जाने वाले सभी कमीशनिंग कार्य व्यर्थ हो जाते हैं: संरेखण अस्थिर रहेगा, कंपन का स्तर ऊंचा बना रहेगा और बियरिंग और सील का सेवा जीवन कम हो जाएगा।.
आधुनिक पोर्टेबल ड्यूल-चैनल वाइब्रोमीटर जैसे कि Balanset-1A यह प्रक्रिया सॉफ्ट फुट डिटेक्शन से लेकर क्रॉस-फेज़ विश्लेषण और उसके बाद ऑन-साइट रोटर बैलेंसिंग तक एक संपूर्ण डायग्नोस्टिक चक्र प्रदान करती है। दृश्य निरीक्षण के बजाय इंस्ट्रूमेंटल डायग्नोस्टिक विधियों का उपयोग करने से दोष पहचान की विश्वसनीयता में काफी वृद्धि होती है और कमीशनिंग का समय कम हो जाता है।.
अनुशंसित कमीशनिंग कार्यप्रवाह
कार्य तर्क""हाँ" शाखाअंतिम जांच मुख्य नियम: सॉफ्ट फुट करेक्शन की पुष्टि होने के बाद ही अलाइनमेंट शुरू करें। व्यावहारिक मानदंड: कंट्रोल बोल्ट को ढीला करते समय फुट का विस्थापन ≤ 0.05 मिमी और विपरीत दिशा में कंपन का न होना।.
इस क्रम का पालन करना घूर्णन उपकरणों के विश्वसनीय और दीर्घकालिक संचालन का आधार है।.
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