Forgógépek tengelyrepedései
Meghatározás: Mi a tengelyrepedés?
A tengelyrepedés egy forgó tengelyben lévő törés vagy folytonossági hiány, amely fáradásból, feszültségkoncentrációból vagy anyaghibákból alakul ki. A repedések jellemzően a felületen kezdődnek, és befelé terjednek merőlegesen a maximális szakítófeszültség irányára. Forgó gépekben a tengelyrepedések rendkívül veszélyesek, mert egy kis, észrevehetetlen hibából órák vagy napok alatt teljes tengelytöréssé alakulhatnak, ami potenciálisan katasztrofális berendezéshibát okozhat.
A tengelyrepedések jellegzetes rezgés jellemző jelek, különösen egy jellegzetes 2×-es (fordulatonként kétszer) komponens, amely a repedés kialakulásakor jelenik meg. Korai észlelés a rezgéselemzés kritikus fontosságú a teljes tengelymeghibásodás és az ezzel járó biztonsági veszélyek megelőzése érdekében.
A tengelyrepedések gyakori okai
1. Ciklikus feszültségekből eredő fáradtság
A leggyakoribb ok, különösen forgó gépeknél:
- Hajlítási fáradtság: Az egyenetlen merevségű vagy terhelésű forgó tengely ciklikus hajlítófeszültséget hoz létre
- Torziós fáradás: Oszcilláló nyomaték az erőátviteli tengelyekben
- Nagyciklusú fáradás: Több millió stresszciklus halmozódik fel az évek során
- Stresszkoncentráció: A reteszhornyok, furatok, lekerekítések és geometriai folytonossághiányok koncentrálják a feszültséget
2. Üzemeltetési feltételek
- Túlzott Kiegyensúlyozatlanság: A nagy centrifugális erők hajlítófeszültséget hoznak létre
- Eltérés: A rossz beállításból eredő hajlítónyomatékok felgyorsítják a kifáradást
- Rezonancia működés: Működési hely vagy annak közelében kritikus sebességek nagy elhajlásokat hoz létre
- Túlterhelés: Tervezési határokon túli működés
- Termikus stressz: Gyors fűtési/hűtési ciklusok vagy hőgradiensek
3. Anyag- és gyártási hibák
- Anyagbefoglalatok: Salak, üregek vagy idegen anyagok az aknaanyagban
- Nem megfelelő hőkezelés: Nem megfelelő edzés vagy megeresztés
- Megmunkálási hibák: Szerszámnyomok, horpadások vagy karcolások, amelyek feszültségemelőket hoznak létre
- Korróziós lyukacsosodás: Felületi korrózió, amely repedéskezdeményezési helyeket hoz létre
- Aggódás: Présillesztéses csatlakozásoknál vagy kulcshornyoknál
4. Működési események
- Túlgyorsulási események: Vészhelyzeti vagy véletlen túlhajtás, amely nagy igénybevételt okoz
- Súlyos dörzsölések: Kapcsolat keletkezése hővel és lokális feszültségkoncentrációval
- Ütésterhelés: Hirtelen terhelések a folyamat felborulása vagy mechanikai lökések miatt
- Korábbi javítások: Hegesztés vagy megmunkálás, amely maradékfeszültségeket hoz létre
Repedt tengely rezgési tünetei
A karakterisztikus 2× komponens
A repedt tengely jellegzetes rezgési jele egy kiemelkedő 2× (második harmonikus) összetevő:
Miért alakul ki kétszeres rezgés?
- Egy repedés fordulatonként kétszer nyílik és záródik, miközben a tengely forog
- Amikor a repedés nyomás alatt van (forgás alján), a merevség nagyobb.
- Amikor a repedés húzott állapotban van (forgás teteje), a repedés megnyílik, a merevség kisebb.
- Ez a kétszeres fordulatonkénti merevségváltozás kétszeres erőhatást hoz létre
- A repedés terjedésével és a merevségi aszimmetria növekedésével a 2-szeres amplitúdó nő
További rezgésjelzők
- 1× Változások: Fokozatos növekedés az 1× rezgésben a megváltozott merevség és a maradék meghajlás miatt
- Magasabb felharmonikusok: 3×, 4× is megjelenhet a repedés súlyosságának növekedésével
- Fázisváltások: Fázisszög változások indítás/leállítás közben vagy különböző sebességeknél
- Sebességfüggő viselkedés: A rezgés nemlineárisan változhat a sebességgel
- Hőmérsékletérzékenység: A rezgés összefüggésben lehet a hőtágulással, repedésnyílással/repedéssel
Indítási/lefutási jellemzők
- A 2× komponens szokatlan viselkedést mutat tranziensek alatt
- Két csúcsot mutathat Bode-diagram (mindegyik kritikus sebesség felénél)
- Az 1× komponens fázisváltozásai eltérhetnek a normál aszimmetriaválasztól
Észlelési módszerek
Rezgésmonitorozás
Trendelemzés
- A 2X/1X arány időbeli monitorozása
- A 2×-es amplitúdó fokozatos növekedése figyelmeztető jel
- A 2X/1X arány > 0,5 vizsgálatot indokol
- A rezgésmintázat hirtelen változásai gyanúsak
Spektrális elemzés
- Szabályos FFT harmonikusokat mutató elemzés
- Hasonlítsa össze a jelenlegi és a korábbi alapspektrumokat
- Figyelje a 2×-es csúcs megjelenését vagy növekedését
Átmeneti elemzés
- Vízesésdiagramok indítás/legyezés közben
- Bode-diagramok, amelyek az amplitúdót és a fázist a sebesség függvényében mutatják
- Szokatlan viselkedés kritikus sebességű áthaladásoknál
Nem rezgéses módszerek
1. Mágneses részecskevizsgálat (MPI)
- Felületi és felszínhez közeli repedéseket észlel
- Hozzáférhető aknafelületet igényel
- Nagy megbízhatóság a repedésészleléshez
- A rendszeres karbantartási ellenőrzések része
2. Ultrahangos vizsgálat (UT)
- Belső és felületi repedések észlelése
- Repedéseket képes felfedezni, mielőtt azok rezgési tüneteket okoznának
- Speciális felszerelést és képzett személyzetet igényel
- Kritikus tengelyekhez ajánlott
3. Festékpenetrációs vizsgálat
- Egyszerű módszer a felületi repedések észlelésére
- Tisztítást és felület-előkészítést igényel
- Hasznos a könnyen hozzáférhető területeken áramszünetek esetén
4. Örvényáramú tesztelés
- Érintésmentes felületi repedésészlelés
- Jó az automatizált ellenőrzéshez
- Hatékony nem mágneses és mágneses anyagokon
Válasz és korrekciós intézkedések
Azonnali intézkedések észlelés után
- Növelje a monitorozás gyakoriságát: Haviról hetire vagy napira
- Csökkentse a működési nehézségeket: Csökkentse a sebességet vagy a terhelést, ha lehetséges
- Terv leállítása: A javítást vagy cserét a lehető leghamarabb ütemezze be
- Végezzen el egy NDE-t: Repedés jelenlétének megerősítése és súlyosságának felmérése
- Kockázatértékelés: Határozza meg, hogy a további üzemeltetés biztonságos-e
Hosszú távú megoldások
- Tengelycsere: A legmegbízhatóbb megoldás a megerősített repedésekre
- Javítás (korlátozott esetekben): Néhány repedés megmunkálással és hegesztéssel eltávolítható (szakértői értékelést igényel).
- Kiváltó ok elemzése: A repedés kialakulásának okának meghatározása az újbóli kialakulásának megelőzése érdekében
- Tervezési módosítások: Feszültségkoncentrációk kezelése, anyagválasztás javítása, működési feltételek módosítása
Megelőzési stratégiák
Tervezési fázis
- Szüntesd meg az éles sarkokat és a feszültségkoncentrációkat
- Használjon nagy lekerekítési sugarakat átmérőváltozásoknál
- Adja meg a megfelelő anyagokat a feszültségszinteknek és a környezetnek megfelelően
- Végeselemes feszültséganalízis elvégzése
- Felületkezelések (sörétezés, nitridálás) alkalmazása a kifáradási ellenállás javítása érdekében
Működési fázis
- Jól tartsd fenn kiegyensúlyozott minőség a ciklikus hajlítási igénybevétel minimalizálása érdekében
- Biztosítsa a precíziós igazítást
- Kerülje a kritikus sebességnél történő működtetést
- A túlsebességes események megelőzése
- A hőfeszültségek szabályozása megfelelő bemelegítéssel/lehűléssel
Karbantartási fázis
- Rendszeres ellenőrzések megfelelő NDE-módszerekkel
- Vibrációs trendprogramok a korai tünetek felismerésére
- Időszakos kiegyensúlyozás a kifáradási feszültségek minimalizálása érdekében
- Korrózióvédelem és bevonatkarbantartás
A tengelyrepedések a forgó gépek egyik legsúlyosabb meghibásodási lehetőségeit jelentik. A rezgésmonitorozás (a karakterisztikus 2×-es jellemzők kimutatása) és az időszakos roncsolásmentes vizsgálat kombinációja biztosítja a legjobb stratégiát a repedések korai észlelésére, lehetővé téve a tervezett karbantartást, mielőtt a katasztrofális meghibásodás bekövetkezne.
Kategóriák:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 