Razumijevanje neusklađenosti osovina u rotirajućim strojevima

Definicija: Što je neusklađenost?

Neusklađenost osovine je stanje u kojem središnje linije rotacije dvaju ili više spojenih vratila nisu kolinearne kada stroj radi u normalnim radnim uvjetima. Uz neravnotežu, to je jedan od najčešćih uzroka preranog kvara strojeva, što dovodi do povećanih vibracija, oštećenja ležajeva i brtvi te prekomjerne potrošnje energije. Cilj preciznog poravnanja je dovesti središnje linije vratila u što bliže poravnanje unutar određenih tolerancija.

Vrste neusklađenosti

Neusklađenost se kategorizira u dvije glavne vrste, iako je u većini slučajeva u stvarnosti prisutna kombinacija obje.

1. Paralelno neusklađenost (ili pomak)

Paralelno neusklađenje nastaje kada su središnje linije dvaju vratila paralelne jedna s drugom, ali su pomaknute za određenu udaljenost. To se može vizualizirati kao da je jedno vratilo više ili niže (vertikalni pomak) ili dalje na jednu stranu (horizontalni pomak) od drugog.

2. Kutno neusklađenje

Kutno neusklađenje nastaje kada su dva vratila pod kutom jedno prema drugome. Njihove središnje linije se sijeku u točki spajanja, ali nisu u istoj liniji. To stvara "razmak" na spoju koji je na jednoj strani širi od druge.

3. Kombinirano neusklađenje

Ovo je najčešći scenarij, gdje osovine istovremeno pate od paralelnog i kutnog neusklađenosti.

Vibracijski potpis neusklađenosti

Neusklađenost generira vrlo prepoznatljiv vibracijski potpis koji se može identificirati u FFT spektru:

• Primarni pokazatelj (2x): Najčešći i klasični znak neusklađenosti je vrhunac vibracije visoke amplitude točno na 2x brzina vrtnje (2. reda)To je zato što sile uzrokovane neusklađenošću podvrgavaju osovine i spojnicu dvama ciklusima savijanja po okretu.
• Visoke aksijalne vibracije: Neusklađenost često uzrokuje jake vibracije u aksijalni smjeru (paralelno s osovinom). Visok 2x vrh u aksijalnom smjeru vrlo je jak pokazatelj neusklađenosti.
• Ostali harmonici (1x, 3x, 4x): Iako je 2x primarni pokazatelj, neusklađenost također može pobuditi frekvenciju brzine rada 1x. Ozbiljna neusklađenost, posebno paralelni pomak, također može generirati više harmonike poput 3x i 4x.
• Frekvencije specifične za spajanje: Neke vrste spojnica, kada su istrošene ili napregnute zbog neusklađenosti, mogu generirati vibracije na svojim karakterističnim frekvencijama.

Spektar vibracija koji pokazuje 2x vrh koji je 50% ili više od 1x vrha, posebno kada je popraćen visokom aksijalnom vibracijom, školski je primjer neusklađenosti.

Uobičajeni uzroci neusklađenosti

Neusklađenost može biti prisutna od početne instalacije ili se razviti tijekom vremena.

• Nepravilna instalacija: Najčešći uzrok je nedostatak preciznog poravnanja tijekom početnog podešavanja stroja.
• Termalni rast: Kako se strojevi zagrijavaju od sobne temperature do radne temperature, njihove komponente se šire. Motor može postati viši ili se kućište pumpe može proširiti, što dovodi do izbacivanja osovina iz poravnanja. Precizno poravnanje mora uzeti u obzir taj toplinski rast.
• Naprezanje cijevi: Sile uzrokovane nepravilno poduprtim ulaznim ili izlaznim cijevima mogu izvući pumpu ili kompresor iz poravnanja s pogonom. To je vrlo čest problem u procesnim industrijama.
• Problemi s temeljem: Slab ili napuknut temelj ili labavi sidreni vijci mogu uzrokovati pomicanje stroja tijekom vremena.
• Mekana noga: Stanje u kojem jedna od montažnih nožica stroja ne leži ravno na osnovnoj ploči, što uzrokuje uvijanje ili deformaciju okvira stroja prilikom pričvršćivanja vijcima.

Zašto je ispravljanje neusklađenosti ključno

Pokretanje stroja s nepravilnim poravnanjem ima ozbiljne posljedice:

• Kvar ležaja i brtve: Visoka ciklička opterećenja osovina prenose se izravno na ležajeve i brtve, uzrokujući njihov prerani kvar.
• Kvar spojke: Spojnice su dizajnirane da podnose malu količinu neusklađenosti, ali prekomjerna neusklađenost uzrokovat će njihovo trošenje i brzi kvar.
• Umor osovine: Ponavljano savijanje osovina može dovesti do pukotina uslijed zamora materijala i konačnog loma osovine.
• Povećana potrošnja energije: Značajna energija se gubi u obliku topline i vibracija umjesto obavljanja korisnog rada.

Precizno poravnanje, korištenjem alata poput komparatora ili laserskih sustava za poravnanje, temelj je svakog učinkovitog programa pouzdanosti i održavanja.

← Natrag na glavni indeks