Diagnosi di un albero piegato
A albero piegato è una condizione in cui l' rotore è stato deformato in modo permanente — plasticamente — cosicché la sua linea geometrica centrale non è più rettilinea. Produce una vibrazione firma che ricorda ingannevolmente sbilanciare o disallineamento, ma presenta un'impronta caratteristica inequivocabile che la distingue: elevata vibrazione assiale alla velocità di esercizio. Riconoscere tale impronta — e confermarlo con analisi di fase — è ciò che impedisce a un tecnico di perdere ore nel tentativo di correggere tramite equilibratura un difetto che l'equilibratura non potrà mai risolvere.
1. La natura di un albero piegato
Un albero curvo è il risultato del materiale dell'albero sollecitato oltre il suo limite elastico, per cui la deflessione non si ripristina quando il carico viene rimosso. Diversi meccanismi ne sono la causa:
- Stress termico: un rotore caldo — ad esempio un rotore di turbina lasciato raffreddare in modo non uniforme, o non ruotato su un dispositivo di rotazione lenta — può subire una curvatura permanente durante l'assestamento. Questo è distinto da una curvatura temporanea arco termico che scompare una volta che le temperature si equalizzano.
- Danno meccanico: una caduta del rotore, un urto violento o una movimentazione brusca durante il trasporto o la revisione.
- Guasto per simpatia: un funzionamento prolungato in condizioni di forte squilibrio o disallineamento può sovraccaricare l'albero fino a deformarlo plasticamente, trasformando un guasto in un altro.
Vale la pena distinguere una vera curvatura plastica da una arco dell'asta: una curvatura termica o gravitazionale può raddrizzarsi durante il funzionamento o dopo un periodo di riposo, mentre un albero curvo rimane deformato e deve essere fisicamente corretto o sostituito.
2. La firma di vibrazione di un albero piegato
La caratteristica dominante è un picco ad alta ampiezza a 1× the velocità di marcia. La curvatura agisce come un punto pesante distribuito di grandi dimensioni, quindi mentre l'albero ruota genera una vibrazione forza centrifuga molto simile a quella dello squilibrio. Gli indicatori distintivi sono:
- Elevate vibrazioni assiali: il segnale più importante in assoluto. Quando un albero curvo ruota, costringe i componenti ad esso solidali — giunti, cuscinetti, il corpo del rotore — a muoversi avanti e indietro lungo l'asse dell'albero. Quando il vibrazione assiale supera approssimativamente il 50% del livello radiale (orizzontale o verticale), è fortemente indicato un albero curvo o un grave disallineamento.
- Vibrazione radiale analoga: come con lo squilibrio, il picco a 1× vibrazione radiale is high.
- Frequenza 1× dominante: il spettro è generalmente dominato dal picco a 1×, anche se può comparire anche una componente a 2×, in particolare quando la curvatura è vicina al centro dell'albero.
Poiché il quadro radiale imita così da vicino lo squilibrio, la lettura assiale e le relazioni di fase descritte di seguito sono ciò che in realtà conferma la diagnosi.
3. Distinguere un albero piegato da un disallineamento
Un albero curvo e disallineamento dell'albero possono sembrare quasi identici in termini di ampiezza, poiché entrambi aumentano la vibrazione assiale. Il modo per distinguerli è analisi di fase, utilizzando la relazione di fase tachimetro il riferimento lo consente.
- Procedura: rilevare le misurazioni radiali e assiali fase misurazioni sia sui cuscinetti interni che su quelli esterni — quattro letture in totale.
- Indicazione di albero piegato: se l'albero è curvo, le letture di fase assiale effettuate nella stessa posizione radiale (ad esempio, la parte superiore di ciascun cuscinetto) saranno approssimativamente sfasate di 180° l'una rispetto all'altra. Quando un'estremità del rotore viene spinta in avanti dalla curvatura, l'altra viene richiamata indietro.
- Indicazione di disallineamento: nel classico disallineamento angolare, le stesse letture di fase assiale tendono ad essere approssimativamente in fase (vicine a 0° di distanza).
Rilevare le letture di fase attraverso il giunto fornisce ulteriori prove, spesso definitive, per distinguere i due difetti. Un calcolatore dell'angolo di fase è utile per combinare e confrontare queste letture vettoriali durante la valutazione.
4. Distinguere un albero piegato dallo squilibrio
Entrambe le condizioni generano un'elevata vibrazione radiale 1×, ma la pura sbilanciare genera una vibrazione assiale molto ridotta. Pertanto un picco 1× elevato combinato con un'elevata vibrazione assiale esclude lo squilibrio come unica causa e orienta la diagnosi verso un albero piegato o un disallineamento.
Esiste anche un comportamento pratico, quasi diagnostico, durante la correzione. Un albero piegato non può essere corretto tramite bilanciamento: adding pesi di correzione può ridurre la vibrazione su un cuscinetto mentre la aumenta su un altro, poiché la curvatura è una deformazione distribuita anziché una massa localizzata in un punto singolo. Se un rotore risulta difficile o impossibile da bilanciare — con le letture che si rifiutano di convergere a un squilibrio residuo — questo comportamento frustrante è di per sé una forte indicazione di albero piegato anziché di un semplice squilibrio.
5. Conferma e misurazione pratica
La conferma definitiva è meccanica: montare il rotore su supporti a V o tra le punte del tornio e scorrere l'albero con un comparatore centesimale per misurarne il esaurire (indicazione totale dell'indicatore). Un runout significativo e ripetibile, che raggiunge il picco in una posizione angolare, conferma una curvatura fisica; a quel punto l'albero deve essere raddrizzato o sostituito. Un calcolatore del runout radiale dell'albero aiuta a correlare il TIR misurato con la vera eccentricità dell'asse di rotazione.
Prima di aprire una macchina, tuttavia, il difetto viene solitamente identificato per la prima volta sull'apparecchiatura in funzione. Un analizzatore portatile a due canali come il Bilanciamento-1a consente al tecnico di acquisire simultaneamente ampiezza e fase 1× nelle direzioni radiale e assiale su entrambi i cuscinetti, nei cuscinetti propri della macchina alla velocità operativa — esattamente il set di fase a quattro punti necessario per distinguere un albero piegato da un disallineamento e per confermare che il rotore non si bilancerà mai. Quella lettura in situ trasforma un sintomo ambiguo di 1× elevato in una diagnosi certa prima di qualsiasi smontaggio.
