घूर्णन मशीनरी में थर्मल बो को समझना

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

वाइब्रोमेरा से कम्पन निदान और संतुलन किट, जिसमें केबल के साथ चार कंपन सेंसर, एक सिग्नल इंटरफ़ेस मॉड्यूल, चुंबकीय स्टैंड के साथ लेजर टैकोमीटर, डिजिटल स्केल, यूएसबी केबल और एक कैरी केस शामिल है। यह सिस्टम औद्योगिक उपकरणों पर फील्ड रोटर संतुलन और स्थिति निगरानी के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

परिभाषा: थर्मल बो क्या है?

थर्मल धनुष (जिसे हॉट बो, थर्मल बेंडिंग या तापमान-प्रेरित शाफ्ट बो भी कहा जाता है) एक अस्थायी वक्रता है जो विकसित होती है रोटर शाफ्ट की परिधि के चारों ओर असमान तापमान वितरण के कारण शाफ्ट गर्म हो जाता है। जब शाफ्ट का एक भाग दूसरे भाग से ज़्यादा गर्म होता है, तो तापीय प्रसार के कारण गर्म भाग लंबा हो जाता है, जिससे शाफ्ट वक्र आकार में मुड़ जाता है और गर्म भाग वक्र के उत्तल (बाहरी) भाग पर आ जाता है।.

स्थायी के विपरीत शाफ्ट धनुष यांत्रिक क्षति से, थर्मल बो प्रतिवर्ती है—शाफ्ट के एकसमान तापमान पर लौटने पर यह गायब हो जाता है। हालाँकि, थर्मल बो महत्वपूर्ण क्षति पैदा करता है कंपन वार्म-अप और कूल-डाउन अवधि के दौरान और यदि गंभीर या बार-बार दोहराया जाए तो स्थायी क्षति हो सकती है।.

भौतिक तंत्र

तापीय प्रसार अंतर

थर्मल धनुष के पीछे की भौतिकी सीधी है:

गर्म करने पर धातु फैलती है (स्टील के लिए तापीय प्रसार गुणांक आमतौर पर 10-15 µm/m/°C होता है)
यदि परिधि के चारों ओर तापमान एकसमान है, तो विस्तार सममित होता है (शाफ्ट लंबा होता है लेकिन सीधा रहता है)
यदि एक पक्ष अधिक गर्म है, तो वह पक्ष ठंडे पक्ष की तुलना में अधिक फैलता है
विभेदक विस्तार वक्रता का कारण बनता है
धनुष का परिमाण तापमान अंतर और शाफ्ट की लंबाई के समानुपाती होता है

विशिष्ट तापमान अंतर

व्यास में 10-20°C का तापमान अंतर मापने योग्य धनुष बना सकता है
बड़े टर्बाइनों में, 30-50°C का अंतर गंभीर कंपन पैदा कर सकता है
प्रभाव शाफ्ट की लंबाई के साथ बढ़ता है - लंबे शाफ्ट अधिक संवेदनशील होते हैं

थर्मल बो के सामान्य कारण

1. स्टार्टअप स्थितियां (सबसे आम)

असममित तापन: गर्म भाप, गैस या प्रक्रिया द्रव शाफ्ट के शीर्ष से संपर्क करते हैं जबकि निचला भाग ठंडा रहता है
विकिरण तापन: गर्म आवरण या पाइपिंग से निकलने वाली गर्मी शाफ्ट के ऊपरी हिस्से को गर्म करती है
असर घर्षण: एक बेयरिंग का अन्य बेयरिंग की तुलना में अधिक गर्म होना स्थानीय शाफ्ट सेक्शन को गर्म कर देता है
तीव्र स्टार्टअप: अपर्याप्त वार्म-अप समय तापीय प्रवणता को विकसित होने देता है

2. शटडाउन की स्थिति (थर्मल सैग)

हॉट शटडाउन: शाफ्ट गर्म होने पर भी घूमना बंद कर देता है
गुरुत्वाकर्षण शिथिलता: गर्मी बढ़ती है, जिससे क्षैतिज शाफ्ट का ऊपरी भाग निचले भाग की तुलना में तेजी से ठंडा हो जाता है
थर्मल सैग बो: निचला हिस्सा अधिक समय तक गर्म रहता है, शाफ्ट नीचे की ओर झुकता है
महत्वपूर्ण अवधि: शटडाउन के बाद के पहले कुछ घंटे

3. परिचालन कारण

रोटर-स्टेटर रगड़: संपर्क से उत्पन्न घर्षण से तीव्र स्थानीय तापन उत्पन्न होता है
असमान शीतलन: असममित शीतलन वायु प्रवाह या जल स्प्रे
सौर तापन: एक तरफ धूप में खुले रहने वाले बाहरी उपकरण
प्रक्रिया संबंधी परेशानियाँ: कार्यशील तरल पदार्थ में अचानक तापमान परिवर्तन

लक्षण और पहचान

कंपन विशेषताएँ

थर्मल धनुष विशिष्ट कंपन पैटर्न उत्पन्न करता है:

आवृत्ति: 1× चलने की गति (तुल्यकालिक कंपन)
समय: वार्म-अप के दौरान उच्च, तापीय संतुलन पर पहुंचने पर घटता है
चरण परिवर्तन: चरण कोण धनुष के विकसित होने और हल होने पर यह स्थानांतरित हो सकता है
धीमी रोल कंपन: बहुत कम गति पर भी उच्च कंपन (विपरीत) असंतुलित होना)
उपस्थिति: असंतुलन के समान लेकिन तापमान पर निर्भर

थर्मल बो को असंतुलन से अलग करना

विशेषता	असंतुलित होना	थर्मल धनुष
आवृत्ति	1× दौड़ने की गति	1× दौड़ने की गति
तापमान संवेदनशीलता	अपेक्षाकृत स्थिर	वार्म-अप/कूल-डाउन के दौरान उच्च
धीमी गति से रोल (50-200 आरपीएम)	बहुत कम आयाम	उच्च आयाम
चरण बनाम तापमान	स्थिर	धनुष के विकास के साथ परिवर्तन
अटलता	हर समय स्थिर	अस्थायी, तापीय संतुलन पर हल हो जाता है
संतुलन के प्रति प्रतिक्रिया	कंपन कम हो गया	न्यूनतम या कोई सुधार नहीं

नैदानिक परीक्षण

1. धीमी रोल कंपन परीक्षण

शाफ्ट को 5-10% की परिचालन गति पर घुमाएं
कंपन को मापें और रन आउट
उच्च धीमी गति से चलने वाला कंपन तापीय या यांत्रिक झुकाव को इंगित करता है, असंतुलन को नहीं

2. तापमान निगरानी

स्टार्टअप के दौरान शाफ्ट या बेयरिंग के तापमान की निगरानी करें
बियरिंग परिधि के आसपास कई स्थानों पर तापमान मापें
कंपन परिवर्तनों को तापमान प्रवणता के साथ सहसंबंधित करें

3. स्टार्टअप वाइब्रेशन ट्रेंडिंग

वार्म-अप के दौरान कंपन आयाम बनाम समय का प्लॉट बनाएं
तापीय धनुष: प्रारंभ में उच्च, संतुलन के निकट आने पर घटता है
असंतुलन: गति के साथ बढ़ता है, तापमान से स्वतंत्र

रोकथाम रणनीतियाँ

परिचालन संबंधी कार्यविधियां

1. उचित वार्म-अप प्रक्रियाएं

धीरे-धीरे तापमान में वृद्धि: शाफ्ट को समान रूप से गर्म होने दें
विस्तारित वार्म-अप समय: बड़े टर्बाइनों को 2-4 घंटे की आवश्यकता हो सकती है
तापमान निगरानी: ट्रैक बेयरिंग और आवरण तापमान
कंपन निगरानी: वार्म-अप के दौरान निगरानी करें, कंपन अधिक होने पर गति बढ़ाने में देरी करें

2. टर्निंग गियर ऑपरेशन

बड़े टर्बाइनों के लिए, वार्म-अप और कूल-डाउन के दौरान टर्निंग गियर (धीमी गति से घूर्णन, ~3-10 RPM) संचालित करें
निरंतर घूर्णन गर्मी को समान रूप से वितरित करके थर्मल धनुष को रोकता है
50 मेगावाट से अधिक क्षमता वाले भाप टर्बाइनों के लिए उद्योग मानक
कूल-डाउन के दौरान 8-24 घंटे तक टर्निंग गियर संचालित किया जा सकता है

3. शटडाउन प्रक्रियाएं

क्रमिक कूलडाउन: शटडाउन से पहले लोड और तापमान को धीरे-धीरे कम करें
विस्तारित टर्निंग गियर: रोटर को ठंडा होने पर घुमाते रहें
गर्म शटडाउन से बचें: आपातकालीन स्टॉप शाफ्ट को गर्म कर देते हैं और धनुष के झुकने का खतरा बना रहता है

डिज़ाइन उपाय

थर्मल इन्सुलेशन: एकसमान तापमान बनाए रखने के लिए आवरणों को इंसुलेट करें
हीटिंग जैकेट: एकसमान पूर्व-वार्मिंग के लिए बाहरी हीटर
जल निकासी: शाफ्ट के तल पर गर्म संघनन संचय को रोकें
वेंटिलेशन: सममित शीतलन वायु प्रवाह सुनिश्चित करें

थर्मल बो के परिणाम

तत्काल प्रभाव

उच्च कंपन: वार्म-अप के दौरान 5-10x सामान्य स्तर तक पहुँच सकता है
असर लोडिंग: असममित धनुष असर भार बढ़ाता है
सील रब्स: शाफ्ट विक्षेपण सील या स्थिर भागों के संपर्क का कारण बन सकता है
स्टार्टअप में देरी: गति बढ़ाने से पहले कंपन के कम होने का इंतज़ार करना चाहिए

दीर्घकालिक क्षति

बेयरिंग घिसाव: बार-बार उच्च कंपन से बियरिंग का क्षरण तेज हो जाता है
सील क्षति: बार-बार रगड़ने से सील के घटक नष्ट हो जाते हैं
थकान: प्रत्येक स्टार्टअप के दौरान चक्रीय झुकने वाले तनाव थकान में योगदान करते हैं
स्थायी सेट: गंभीर या बार-बार होने वाले तापीय झुकाव से स्थायी प्लास्टिक विरूपण हो सकता है

सुधार और शमन

सक्रिय थर्मल धनुष के लिए

समय की अनुमति दें: गति बढ़ाने से पहले तापीय संतुलन की प्रतीक्षा करें
धीमी गति से रोल: यदि संभव हो तो गर्मी वितरित करने के लिए धीरे-धीरे घुमाएं
संतुलन बनाने का प्रयास न करें: संतुलन थर्मल धनुष को ठीक नहीं कर सकता और अप्रभावी होगा
पता ऊष्मा स्रोत: असममित तापन की पहचान करना और उसे समाप्त करना

थर्मल सैग बो के लिए (शटडाउन के बाद)

टर्निंग गियर: कूलडाउन के दौरान रोटर को धीरे-धीरे घुमाते रहें
विस्तारित रोल समय: गियर संचालन के लिए 12-24 घंटे की आवश्यकता हो सकती है
तापमान निगरानी: शाफ्ट का तापमान एक समान होने तक जारी रखें
विलंबित पुनः आरंभ: यदि धनुष विकसित हो गया है, तो पुनः आरंभ करने से पहले प्राकृतिक रूप से सीधा होने की प्रतीक्षा करें

उद्योग-विशिष्ट विचार

भाप टर्बाइन

उच्च तापमान और विशाल रोटरों के कारण थर्मल बो के प्रति सर्वाधिक संवेदनशील
विस्तृत वार्म-अप और कूलडाउन प्रक्रियाएं मानक अभ्यास
50 मेगावाट से अधिक की इकाइयों के लिए टर्निंग गियर अनिवार्य है
गियर बदलने के साथ 2-4 घंटे वार्म-अप और 12-24 घंटे कूलडाउन की आवश्यकता हो सकती है

गैस टर्बाइन

छोटे द्रव्यमान के कारण तेज़ तापीय प्रतिक्रिया
स्टार्टअप के दौरान थर्मल बो कम आम है लेकिन फिर भी संभव है
दहन-पक्ष तापन से विषमताएँ उत्पन्न हो सकती हैं
भाप टर्बाइनों की तुलना में आमतौर पर तेज़ वार्म-अप चक्र

बड़े इलेक्ट्रिक मोटर और जनरेटर

रोटर वाइंडिंग की गर्मी या बेयरिंग घर्षण से थर्मल धनुष
सौर तापन के अधीन बाहरी स्थापनाएँ
प्री-स्टार्टअप टर्निंग या हीटिंग की आवश्यकता हो सकती है

निगरानी और अलार्मिंग

प्रमुख निगरानी पैरामीटर

धीमी रोल कंपन: सामान्य स्टार्टअप से पहले कम गति पर मापें
असर तापमान अंतर: ऊपर बनाम नीचे के तापमान की तुलना करें
कंपन बनाम तापमान: कंपन आयाम बनाम असर तापमान का प्लॉट बनाएं
चरण कोण: ट्रैक चरण परिवर्तन धनुष विकास का संकेत देते हैं

अलार्म मानदंड

धीमी गति से कंपन > 2× आधार रेखा अलार्म ट्रिगर करती है
15-20°C से अधिक तापमान अंतर तापीय असंतुलन को दर्शाता है
तीव्र चरण परिवर्तन (10 मिनट में > 30°) धनुष के विकास का संकेत देते हैं
वार्म-अप के दौरान कंपन कम होने के बजाय बढ़ जाता है

उन्नत स्टार्टअप रणनीतियाँ

नियंत्रित त्वरण

प्रारंभिक धीमी गति: 100-200 RPM पर स्वीकार्य कंपन सत्यापित करें
चरणबद्ध त्वरण: होल्ड के साथ मध्यवर्ती गति (जैसे, सामान्य 30%, 50%, 70%) तक वृद्धि
थर्मल सोख अवधि: प्रत्येक चरण पर 15-30 मिनट तक निरंतर गति बनाए रखें
कंपन सत्यापन: प्रत्येक चरण पर, आगे बढ़ने से पहले कंपन कम होने की पुष्टि करें
तापमान निगरानी: सुनिश्चित करें कि पूरी प्रक्रिया के दौरान तापीय प्रवणता कम होती रहे

स्वचालित स्टार्टअप सिस्टम

आधुनिक नियंत्रण प्रणालियाँ थर्मल धनुष प्रबंधन को स्वचालित कर सकती हैं:

प्रोग्रामयोग्य वार्म-अप अनुक्रम
कंपन या तापमान सीमा पार होने पर स्वचालित होल्ड अवधि
कंपन और तापमान से तापीय धनुष परिमाण की वास्तविक समय गणना
मापी गई स्थितियों के आधार पर अनुकूली गति प्रोफ़ाइल

अन्य घटनाओं से संबंध

थर्मल बो बनाम स्थायी बो

थर्मल धनुष: अस्थायी, तापीय संतुलन पर गायब हो जाता है
स्थायी धनुष: प्लास्टिक विरूपण, ठंडा होने पर भी बना रहता है
जोखिम: गंभीर बार-बार होने वाला थर्मल बो अंततः स्थायी सेट का कारण बन सकता है

थर्मल धनुष और संतुलन

प्रयास कर रहा हूँ संतुलन थर्मल धनुष के दौरान व्यर्थ है
तापीय धनुष स्थिति के लिए गणना किए गए सुधार भार संतुलन पर पहुंचने के बाद गलत हो जाएंगे
संतुलन बनाने से पहले हमेशा तापीय स्थिरीकरण की अनुमति दें
थर्मल धनुष वास्तविक असंतुलन की स्थिति को छिपा सकता है

रोकथाम के सर्वोत्तम अभ्यास

नए प्रतिष्ठानों के लिए

सममित हीटिंग और कूलिंग सिस्टम डिज़ाइन करें
100 किलोवाट से अधिक या 2 मीटर से अधिक शाफ्ट लंबाई वाले उपकरणों के लिए टर्निंग गियर स्थापित करें
गर्म तरल पदार्थ के संचय को रोकने के लिए पर्याप्त जल निकासी प्रदान करें
विकिरणित ऊष्मा स्थानांतरण को न्यूनतम करने के लिए इंसुलेट करें

मौजूदा उपकरणों के लिए

लिखित वार्म-अप प्रक्रियाओं को विकसित करें और उनका सख्ती से पालन करें
थर्मल बो जोखिमों और लक्षणों पर ऑपरेटरों को प्रशिक्षित करें
कई स्थानों पर तापमान निगरानी स्थापित करें
थर्मल समस्याओं की पहचान करने के लिए स्टार्टअप के दौरान कंपन प्रवृत्ति का उपयोग करें
प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए ऐतिहासिक डेटा का दस्तावेजीकरण करें

रखरखाव प्रथाएँ

प्रत्येक शटडाउन से पहले टर्निंग गियर के संचालन की पुष्टि करें
असर तापमान सेंसर अंशांकन की जाँच करें
रुकावटों के लिए जल निकासी प्रणालियों का निरीक्षण करें
इन्सुलेशन अखंडता सत्यापित करें
असममित तापन के किसी भी स्रोत की जाँच करें और उसे समाप्त करें

थर्मल बो, हालांकि अस्थायी और प्रतिवर्ती है, बड़ी घूर्णन मशीनों के लिए एक महत्वपूर्ण परिचालन चुनौती है। इसके कारणों को समझना, इसके लक्षणों को पहचानना और उचित वार्म-अप और कूलडाउन प्रक्रियाओं को लागू करना, स्टीम टर्बाइन, गैस टर्बाइन और अन्य उच्च-तापमान घूर्णन उपकरणों के विश्वसनीय संचालन के लिए आवश्यक है।.

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थर्मल बो क्या है? तापमान-प्रेरित शाफ्ट झुकाव

admin द्वारा अक्टूबर 31, 2025 अक्टूबर 31, 2025 पर प्रकाशित