सॉफ्ट फुट: कारण, निदान और उपचार
सॉफ्ट फुट घूर्णनशील उपकरणों में अत्यधिक कंपन के सबसे सामान्य, फिर भी अक्सर कम आँके जाने वाले कारणों में से एक है। फील्ड सर्विस के अनुभव में औद्योगिक संयंत्रों की बड़ी संख्या में मशीनें बिना सुधारे गए सॉफ्ट फुट के साथ चलती हैं। यह लेख इस घटना की भौतिक प्रकृति, वर्गीकरण, फीलर गेज से लेकर क्रॉस-फेज़ कंपन विश्लेषण तक की पहचान-विधियों और व्यावहारिक सुधार तकनीकों का विस्तृत विवेचन प्रस्तुत करता है।
1. परिभाषा और भौतिक प्रकृति
सॉफ्ट फुट वह स्थिति है जिसमें होल्ड-डाउन बोल्ट कसने से पहले मशीन के एक या अधिक पैर फाउंडेशन फ्रेम (सोल प्लेट या बेसप्लेट) के साथ पूरी तरह संपर्क में नहीं होते। ऐसा बोल्ट कसने पर मशीन का आवरण विकृत होता है, बेयरिंग बोर की ज्यामिति बिगड़ती है और रोटर अक्ष अपनी निर्धारित स्थिति से हट जाता है।
भौतिक रूप से, अपूर्ण संपर्क वाले पैर पर बोल्ट कसने से आवरण में झुकाव आघूर्ण उत्पन्न होता है। यह विरूपण बेयरिंग सपोर्ट तक पहुँचता है, जिसके परिणामस्वरूप:
- रोलिंग बेयरिंग के आंतरिक छल्लों का गलत संरेखण
- सादी बेयरिंगों 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।
दस्तावेजित मामलों में किसी एक बोल्ट पर सॉफ्ट फुट सुधारने से कंपन वेग (RMS) 12 मिमी/सेकंड से 2 मिमी/सेकंड तक घटा — अर्थात 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) सॉफ्ट फुट
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 सॉफ्ट फुट
पैर फ्रेम के केवल एक किनारे या कोने से संपर्क करता है। बोल्ट कसने पर उसका विपरीत भाग उठ जाता है और आवरण विकृत हो जाता है। ऐसा तब होता है, जब पैर बोल्ट के अक्ष के लम्बवत न हो या सतह पर पच्चराकार घिसाव हो।
✓ पतले होते या सीढ़ीनुमा शिमलचीला (स्प्रिंगी) सॉफ्ट फुट
सतह औपचारिक रूप से फ्रेम के संपर्क में होती है, लेकिन वहाँ संपीड्य पदार्थ मौजूद होता है: बहुत पतले शिम, पेंट, गंदगी, जंग या गैस्केट के अवशेष। समय के साथ सतह के बैठने पर संरेखण खिसक जाता है। इसकी पहचान बार-बार के मापों में अस्थिरता से होती है।
✓ साफ सतहें, ≤3 शिमप्रेरित सॉफ्ट फुट
पैर और फ्रेम की ज्यामिति सही होती है, लेकिन बाहरी बल — पाइप तनाव, केबल ट्रे का भार, सुरक्षा-कवर से लगने वाला बल या जैकिंग बोल्ट का दबाव — आवरण को समर्थन तल से बाहर खींच लेते हैं। सबसे कठिन बात यह है कि स्थिर माप से इसका पता नहीं चल पाता।
✓ पाइप तनाव सुधारअंतरबाहरी 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, मिमी/सेकंड) | 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 | उच्च 1× घटक; 2× और (इलेक्ट्रिक मोटरों में) लाइन आवृत्ति भी उपस्थित हो सकती है। |
| बेयरिंग की आयु | 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 खिसक जाते हैं। |
| सील | आवरण विरूपण यांत्रिक सील सीटों की ज्यामिति को बाधित करता है। |
यदि उच्च-गुणवत्ता वाले शाफ्ट संरेखण के बाद भी कंपन अधिक रहता है, तो सबसे पहले सॉफ्ट फुट की जाँच करें।
4. नैदानिक विधियाँ
4.1. स्थैतिक पहचान (फीलर गेज और डायल इंडिकेटर)
नियोजित संरेखण कार्य के दौरान यह सबसे सामान्य विधि है।
- मशीन को जकड़ने वाले सभी बोल्टों को ढीला करें।
- प्रत्येक पैर और फ्रेम के बीच एक फीलर गेज सेट डालें। अंतराल को रिकॉर्ड करें।
- जिस पैर के नीचे अंतराल 0.05 मिमी से अधिक हो, उसके लिए कैलिब्रेटेड शिम चुनें।
- सभी बोल्टों को टॉर्क रिंच से कस लें।
- डायल इंडिकेटर से माप दोहराएँ: आधार को फ्रेम पर लगाएँ, इंडिकेटर की नोक पैर पर रखें और बोल्ट ढीला करें। अनुमत विस्थापन 0.05 मिमी (50 माइक्रोमीटर) से अधिक नहीं होना चाहिए।
इस विधि से पता नहीं चलता प्रेरित सॉफ्ट फुट जो परिचालन भार (तापमान, दबाव, पाइप तनाव) के तहत होता है।
4.2. गतिशील पहचान (चल रही मशीन पर बोल्ट ढीला करके)
यह विधि तापमान, दबाव और पाइप तनाव सहित परिचालन स्थितियों में 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 की जा सके।
- प्रत्येक होल्ड-डाउन बोल्ट को क्रम से उँगली से कसने योग्य स्थिति तक ढीला करें और RMS में बदलाव 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।
किसी एक बोल्ट को ढीला करने पर कंपन वेग RMS में 20% से अधिक की कमी सॉफ्ट फुट का निर्णायक प्रमाण है।
चलते उपकरण पर फास्टनरों के साथ काम करना उच्च जोखिम वाला है। व्यावसायिक सुरक्षा नियमों का कड़ाई से पालन करें: खतरनाक क्षेत्रों में गैर-चिंगारी उपकरण इस्तेमाल करें और चालू उपकरण पर काम के लिए आवश्यक प्राधिकरण प्राप्त करें।
4.3. क्रॉस-फेज़ कंपन विश्लेषण
यह सबसे जानकारीपूर्ण उपकरणीय विधि है, जिससे चल रहे उपकरण पर फास्टनर ढीले किए बिना सॉफ्ट फुट का पता लगाया जा सकता है।
उपकरण आवश्यक
- क्रॉस-फेज़ फ़ंक्शन के साथ ड्यूल-चैनल कंपन विश्लेषक
- दो एक्सेलेरोमीटर
- रोटर पर एक परावर्तक निशान और उसके सामने चरण-संदर्भ सेंसर (टैकोमीटर)
दोहरे चैनल वाला वाइब्रोमीटर Balanset-1A यह उपकरण दो चैनलों पर 1× आवृत्ति के कंपन आयाम और चरण कोण को ±2° की सटीकता से एक साथ मापता है, इसलिए यह क्षेत्र में क्रॉस-फेज़ विश्लेषण के लिए उपयुक्त है। 0–360° रेंज वाला फोटोइलेक्ट्रिक चरण-संदर्भ सेंसर मानक उपकरण 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 दो समर्थनों के बीच चरणांतर लगभग 180° और उनके आयामों में भी महत्वपूर्ण अंतर हो, तो यह सॉफ्ट फुट का विशिष्ट लक्षण है। अधिक आयाम वाला समर्थन समस्या का स्थान बताता है।
विभेदक निदान
| दोष | समर्थनों के बीच चरणांतर | आयाम |
|---|---|---|
| सॉफ्ट फुट | ≈ 180° | समर्थनों के बीच स्पष्ट अंतर |
| असंतुलन | ≈ 0° (समफेज़) | तुलनीय स्तर |
| मिसअलाइनमेंट | 0° या 180° | मिसअलाइनमेंट के प्रकार पर निर्भर करता है |
CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° समफेज़ सिग्नल आमतौर पर असंतुलन दर्शाते हैं; विपरीत-फेज़ सिग्नल सॉफ्ट फुट की ओर संकेत करते हैं। निश्चित निष्कर्ष के लिए आयाम, 1×/2× स्पेक्ट्रम और बोल्ट ढीला करने के परीक्षण 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 तनाव अत्यधिक कंपन और अस्थिर संरेखण के प्रमुख, फिर भी अक्सर अनदेखे कारणों में से एक 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 से उत्पन्न 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 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 केंद्र रेखाओं 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
- 0.05 मिमी से अधिक मान होने पर संरेखण से पहले सुधार अनिवार्य 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
व्यावहारिक अनुभव में, कई परिचालन संगठन पाइप-तनाव सत्यापन की उपेक्षा करते हैं, और कंपन के कारण को कहीं और खोजते रहते हैं। यह कार्य श्रमसाध्य है, लेकिन इसके बिना कोई भी संरेखण — यहाँ 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): सोल प्लेट पर एक पतली परत लगाएँ, पैर को नीचे दबाएँ 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 संपर्क सतहों की समतलता बहाल करनी चाहिए: सोल प्लेट और/या पैर के तलवे को खुरचना, मिलिंग करना या ग्राइंडिंग करना।
7. सॉफ्ट फुट करेक्शन प्रक्रिया
सॉफ्ट फुट का पता चलने पर अनुशंसित कार्य क्रम:
संपर्क सतहों को तैयार करें
- सोल प्लेट और पैर की सतहों से गंदगी, पेंट, जंग और पुराने गैस्केट पदार्थ को साफ करें।
- समतलता की जाँच के लिए सीधे किनारे और फीलर गेज सेट का उपयोग करें।
- आवश्यकता पड़ने पर सतहों की मशीनिंग करें (ग्राइंडिंग, 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।
अंतराल 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 पैर तीन से अधिक शिम न लगाएँ। ("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।
- ट्रायल रन करके कंपन स्तर सत्यापित करें
शाफ्ट अलाइनमेंट करें
शाफ्ट का संरेखण सॉफ्ट फुट पूरी तरह ठीक होने और पाइपिंग फिट किए जाने के बाद ही करें। अन्यथा संरेखण के परिणाम अस्थिर रहेंगे।
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)
- सीधा किनारा
- संपर्क क्षेत्र के आकलन के लिए मार्किंग पेस्ट (प्रशियन ब्लू)
- कैलिब्रेटेड टॉर्क रिंच
8.2. गतिशील निदान के लिए उपकरण
गतिशील सॉफ्ट फुट का पता लगाने और क्रॉस-फेज़ विश्लेषण के लिए ऐसे पोर्टेबल कंपन विश्लेषक की आवश्यकता होती है, जिसमें एक साथ दो चैनलों पर माप और चरण विश्लेषण की क्षमता हो।
Balanset-1A (वाइब्रोमेरा द्वारा निर्मित) इन कार्यों के लिए उपयुक्त पोर्टेबल दो-चैनल वाइब्रोमीटर-बैलेंसर है। सॉफ्ट फुट निदान से संबंधित मुख्य विनिर्देश:
Balanset-1A की दो-चैनल संरचना दो समर्थनों पर कंपन के आयाम और चरण का एक साथ मापन संभव बनाती है, जो क्रॉस-फेज़ सॉफ्ट फुट निदान के लिए आवश्यक है। सॉफ्ट फुट सुधार के बाद उपकरण को अलग किए बिना इसी यंत्र से रोटर को उसकी अपनी बेयरिंगों में एक या दो सुधार तलों में संतुलित किया जाता है।
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
मुख्य निष्कर्ष
सॉफ्ट फुट एक प्रणालीगत स्थापना दोष है। घूर्णनशील उपकरणों में सफल शाफ्ट संरेखण और कंपन कम करने के लिए इसका सुधार अनिवार्य पूर्वशर्त है। सॉफ्ट फुट को अनदेखा करने पर बाद के सभी कमीशनिंग कार्य निष्फल हो जाते हैं: संरेखण अस्थिर रहता है, कंपन ऊँचा बना रहता है और बेयरिंग व सील की सेवा-आयु घट जाती है।
Balanset-1A जैसे आधुनिक पोर्टेबल दो-चैनल वाइब्रोमीटर सॉफ्ट फुट की पहचान, क्रॉस-फेज़ विश्लेषण और बाद के ऑन-साइट रोटर संतुलन तक पूरा निदान चक्र उपलब्ध कराते हैं। केवल दृश्य निरीक्षण के बजाय उपकरणीय निदान अपनाने से दोष-पहचान की विश्वसनीयता बढ़ती है और कमीशनिंग का समय घटता है।
अनुशंसित कमीशनिंग कार्यप्रवाह
कार्य-तर्क“हाँ” शाखाअंतिम जाँच मुख्य नियम: सॉफ्ट फुट का सुधार सत्यापित होने के बाद ही संरेखण करें। व्यावहारिक मानदंड: नियंत्रण बोल्ट ढीला करने पर पैर का विस्थापन ≤ 0.05 मिमी हो और विपरीत-फेज़ कंपन न हो।
इस क्रम का पालन करना घूर्णन उपकरणों के विश्वसनीय और दीर्घकालिक संचालन का आधार है।
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