A forgógépek tengelyívének megértése

Eszközök

Hordozható kiegyensúlyozó és rezgéselemző Balanset-1A

$2,358.31

Alkatrészek

Vibrációs érzékelő

$107.47

Alkatrészek

Optikai érzékelő (lézeres fordulatszámmérő)

$148.07

Eszközök

Balanset-4

$8,123.32

Alkatrészek

Mágneses állvány mérete 60 kgf

$54.93

Alkatrészek

Fényvisszaverő szalag

$11.94

Eszközök

Dinamikus kiegyensúlyozó "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definíció: Mi a shaft bow?

Tengelyív (más néven tengelygörbülés, rotorhajlás vagy egyszerűen “hajlás”) egy olyan állapot, amelyben a rotor a tengely állandó vagy félig állandó görbületet fejlesztett ki, ami miatt eltér az egyenes középvonaltól. Az ideiglenes görbületektől eltérően kifutás A tengelyhajlítás, amelyet egy laza alkatrész vagy excentrikus rögzítés okozhat, magának a tengelyanyagnak a tényleges deformációját jelenti.

A tengelyív termel rezgés olyan tünetek, amelyek felületesen hasonlítanak kiegyensúlyozatlanság, de hagyományos módszerekkel nem korrigálható kiegyensúlyozás eljárások. Emiatt a helyes diagnózis kritikus fontosságú, hogy elkerüljük az időpazarlást a görbe tengely kiegyensúlyozására tett kísérletek során.

A tengelyív típusai

A tengelyhajlítás oka és időtartama alapján kategorizálható:

1. Állandó mechanikus íj

Ez a tengely anyagának képlékeny (állandó) alakváltozása, amelyet a következők okoznak:

• Mechanikai túlterhelés vagy ütés
• Nem megfelelő emelés vagy kezelés karbantartás közben
• A rotor leejtése
• Túlzott hajlítófeszültség működés közben
• Gyártási hibák vagy nem megfelelő hőkezelés

Miután a tengely engedett (véglegesen deformálódott), az ív akkor is megmarad, ha a tengely nyugalmi állapotban van, és minden terhelést eltávolítottak.

2. Termikus íj (átmeneti)

Más néven termikus íj vagy forró íj, ez egy átmeneti állapot, amelyet a tengely egyenetlen melegedése okoz. A melegített oldal jobban kitágul, mint a hideg oldal, ami átmeneti görbületet hoz létre. Az okok többek között:

• Aszimmetrikus hőforrások (forró technológiai folyadék az egyik oldalon, hűtőlevegő a másikon)
• A csapágy súrlódása a tengely egyik oldalát melegíti
• A rotor súrlódik, lokális melegedést generálva
• Napkollektoros fűtés kültéri berendezéseken
• Nem megfelelő bemelegítési eljárások nagy turbinákhoz

A hőgörbülés jellemzően eltűnik, amikor a tengely egyenletesen lehűl, vagy amikor eléri a termikus egyensúlyt. Az ismételt hőgörbülési ciklusok azonban végül tartós alakváltozást okozhatnak.

3. Maradófeszültség-íj

A hegesztésből, hőkezelésből vagy gyártási folyamatokból származó belső maradékfeszültségek idővel lassú meghajlást okozhatnak a tengelyben, különösen akkor, ha üzemi hőmérsékletnek vagy feszültségoldást okozó mechanikai terhelésnek van kitéve.

A tengely meghajlásának okai

A kiváltó okok megértése segít megelőzni a tengely meghajlását és iránymutatást ad a korrekciós intézkedésekhez:

Mechanikai okok

• Túlterhelés: Tervezési határértékeket meghaladó terhelésen történő működés
• Nem megfelelő tárolás: A tengelyek vízszintes tárolása megfelelő alátámasztás nélkül, ami idővel megereszkedést okoz
• Helytelen kezelés: Emelés a tengelynél fogva a kijelölt emelési pontok helyett
• Baleset vagy becsapódás: Leesés, ütközés vagy idegen tárgy okozta sérülés
• Csapágy beragadása: A beszorult csapágy a tengely meghajlását okozhatja a hajtónyomaték alatt.

Termikus okok

• Egyenetlen fűtés: Nem egyenletes hőmérséklet-eloszlás a tengely kerülete mentén
• Gyors hőmérséklet-változások: Termikus sokk indítás vagy leállítás közben
• Forró pontok: Lokalizált melegedés súrlódás, dörzsölődés vagy folyamatkörülmények miatt
• Nem megfelelő bemelegítés: Hideg turbinák vagy nagy gépek túl gyors indítása
• Leállítási eljárások: Forró tengely leállításának meghagyása lehűlés előtt (hőingadozás)

Anyag- és gyártási okok

• Rossz anyagminőség: Zárványok, üregek vagy anyagi inhomogenitások
• Nem megfelelő hőkezelés: Edzés vagy megeresztés során keletkező maradékfeszültségek
• Hegesztési torzulás: Aszimmetrikus hegesztés, amely maradékfeszültségeket hoz létre
• Megmunkálási igénybevételek: A gyártás során fellépő feszültségek

Hogyan okozza a tengelyív rezgést

A meghajlított tengely két mechanizmus révén hoz létre rezgést:

1. Geometriai egyensúlyhiány

Amikor egy ívelt tengely forog, az ívelt középvonala egy kúpot vagy más nem kör alakú pályát ír le. Még ha a rotor tömegeloszlása tökéletesen kiegyensúlyozott is, a ívelt geometria egy excentrikus forgó tömeget hoz létre, amely centrifugális erőket generál, és egyszeres rezgést (a tengely forgási frekvenciáján fellépő rezgést) hoz létre.

2. Csapágyak nyomatékterhelése

A görbület hajlítónyomatékokat hoz létre, amelyek átkerülnek a csapágyakra, ingadozó csapágyterhelést és rezgést okozva.

Tengelyív észlelése

A tengelyhajlítás és a valódi tömegkiegyensúlyozatlanság megkülönböztetése kulcsfontosságú a hatékony hibaelhárításhoz:

Tünetek összehasonlítása: Íj vs. Kiegyensúlyozatlanság

Jellegzetes	Kiegyensúlyozatlanság	Tengely íj
Rezgési frekvencia	1x futási sebesség	1x futási sebesség
Fáziskapcsolat	Következetes, mindenkor ugyanolyan	A bemelegítés során változhat
Lassú gördülési rezgés	Jelen (sebességgel arányos²)	Jelen van és gyakran jelentős már nagyon alacsony sebességnél is
Válasz a kiegyensúlyozásra	A megfelelő kiegyensúlyozás csökkenti a rezgést	Minimális vagy semmilyen javulás; rosszabbodhat
Termikus érzékenység	Viszonylag stabil a hőmérséklettel	Jelentősen változik a bemelegítés/levezetés során
Kifutásmérés	Alacsony, amikor a rotor nyugalmi állapotban van	Nagy ütés nyugalmi állapotban is (állandó kihajlás)

Diagnosztikai tesztek

1. Lassú gördülés mérése

Forgassa el a tengelyt nagyon lassan (jellemzően 5-10% üzemi sebességgel), és mérje meg kifutás közelségmérő szondával vagy mérőórával. A lassú gördülésnél jelentkező nagy ütés tengelykihajlást vagy mechanikai ütést jelez, nem kiegyensúlyozatlanságot (ami a sebesség négyzetével arányos erőt hoz létre).

2. Leállítási fáziseltolódás

Monitor rezgése fázisszög ahogy a gép leáll. A valódi kiegyensúlyozatlanság állandó fázist tart fenn a sebességtől függetlenül. Egy görbe tengely fázisváltozásokat mutathat, különösen hűlés közben.

3. Termikus íjpróba

Hőkitörés gyanúja esetén figyelje a rezgést indítás és bemelegedés közben. A hőkitörés jellemzően növekvő rezgést mutat a gép bemelegedésével, majd stabilizálódhat vagy csökkenhet, ahogy a hőegyensúly beáll.

4. Gépen kívüli ütésellenőrzés

Szerelje le a rotort, támassza alá V-alakú blokkokkal vagy esztergával, és forgassa lassan, miközben méri a radiális ütést egy mérőórával. A jelentős ütés (jellemzően > 0,001″ vagy 25 µm) állandó meghajlást igazol.

5. Vizuális ellenőrzés

Nagy tengelyek esetén a tengely hosszának vizuális meghatározása vagy optikai módszerek (lézeres beállítás) használata egyértelmű meghajlást mutathat.

Korrekciós módszerek

A megfelelő korrekció az íj erősségétől és típusától függ:

Állandó mechanikus íjhoz

1. Tengelyegyenesítés

Enyhe és közepes íjjal (általában < 0,005" vagy 125 µm), a tengelyt néha hidegen vagy melegen kiegyenesíthetik hidraulikus présekkel. Ehhez speciális berendezések és képzett szakemberek szükségesek. A tengelyt megtámasztják és gondosan terhelik, hogy képlékenyen deformálják vissza egyenes irányba.

2. Hőfeszültség-csökkentés

A tengely hőkezelése a maradék feszültségek enyhítése érdekében, potenciálisan csökkentve vagy kiküszöbölve a feszültséggel kapcsolatos okokból eredő meghajlást. Ehhez megfelelő kemenceberendezés és folyamatirányítás szükséges.

3. Tengelycsere

Súlyos meghajlás vagy kritikus alkalmazások esetén a csere gyakran a legmegbízhatóbb megoldás. Egy új tengely költségét mérlegelni kell az állásidővel és az egyengetési kísérletek sikertelenségének kockázatával szemben.

4. “Egyensúlyozás az íj körül”

Bizonyos esetekben, különösen nagy turbinák esetén, korrekciós súlyokat lehet kiszámítani és beépíteni a hullámhossz-változás hatásának ellensúlyozására. Ez nem javítja meg a hullámhossz-változást, de minimalizálja a rezgést. Ennek a megközelítésnek vannak korlátai, és jellemzően átmeneti megoldás.

Termikus íjhoz

1. Működési eljárásbeli változások

• Lassú bemelegítési eljárások alkalmazása
• A hőingadozás megelőzése érdekében a forgó hajtómű folyamatos működését leállás közben is biztosítani kell.
• Gőzbevezetés vagy folyamatfolyadék hőmérsékletének pontosabb szabályozása
• Szimmetrikus fűtés/hűtés biztosítása

2. Tervezési módosítások

• Szigetelés hozzáadása a hőmérsékleti gradiensek csökkentése érdekében
• Szereljen fel fűtőköpenyeket az egyenletes felmelegedés érdekében
• A hűtőrendszer fejlesztése az egyenletes hőmérséklet-eloszlás biztosítása érdekében

3. Forgatómű működése

Nagy turbinák esetén a bemelegedés és lehűlés során működtesse a forgóművet (lassú fordulatszámú forgóhajtás) a tengely forgatása és a hőív kialakulásának megelőzése érdekében.

Megelőzési stratégiák

A tengelyferdülés megelőzése sokkal könnyebb, mint a korrigálása:

Tervezés és gyártás

• Alkalmazzon megfelelő hőkezelési eljárásokat a maradék feszültségek minimalizálása érdekében
• Tervezzen megfelelő tengelymerevséget az alkalmazáshoz
• Adja meg a megfelelő anyagokat a hőmérsékleti környezethez

Telepítés és karbantartás

• A rotorokat mindig a kijelölt emelési pontoknál fogva emelje, soha ne a tengelyénél fogva.
• A tartalék rotorokat megfelelő alátámasztással tárolja, hogy elkerülje azok megereszkedését.
• Kerülje a mechanikai ütéseket kezelés közben
• A tengely egyenességének rendszeres ellenőrzése (évente vagy a gyártó ütemterve szerint)

Művelet

• Kövesse a gyártó bemelegítési és leállítási eljárásait
• Kerülje a gyors hőmérséklet-változásokat
• Figyelje a hőkaparás jeleit az indítás során
• Vizsgálja meg a rezgési fázisban bekövetkező megmagyarázhatatlan változásokat

A kiegyensúlyozási eljárásokra gyakorolt hatás

Egy hajlított rúd kiegyensúlyozására tett kísérlet általában hiábavaló, és kontraproduktív is lehet:

• Hatástalan korrekciók: A tömegkiegyensúlyozatlanságra kiszámított súlyok nem korrigálják a geometriai íjat
• A probléma elfedése: Egy meggörbült tengely részlegesen sikeres “kiegyensúlyozása” átmenetileg csökkentheti a rezgést, de az alapvető problémát megoldatlanul hagyja.
• Elpazarolt idő: Többszörös kiegyensúlyozási iterációk sikertelensége azt jelzi, hogy ellenőrizni kell a meghajlást
• Lehetséges károk: Nagy korrekciós súlyok hozzáadása a meghajlított tengelyhez növelheti a feszültséget és további károsodást okozhat.

Bevált gyakorlat: A kiegyensúlyozási eljárások megkezdése előtt mindig ellenőrizze a tengely görbülését, különösen akkor, ha a rotorral kapcsolatban korábban kezelési, hőhatásos vagy megmagyarázhatatlan rezgési problémák voltak.

---

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez