Soft Foot: себептері, диагностикасы және түзету — толық техникалық нұсқаулық

Діріл диагностикасы

Жұмсақ тіреу (Soft Foot): себептері, диагностикасы және түзету

Soft foot is one of the most common yet underestimated causes of excessive vibration in rotating equipment. In field service experience, a large share өнеркәсіптік зауыттардағы машиналардың түзетілмеген жұмсақ табанмен жұмыс істейтіні анықталған. Бұл мақалада құбылыстың физикасы, оның жіктелуі, анықтау әдістері — щуп өлшегіштерден айқаспалы фазалық діріл талдауына дейін — және практикалық түзету тәсілдері егжей-тегжейлі қарастырылады.

15 min read ISO 20816 · ISO 18436 · ISO 1940 Балансет-1А

1. Анықтамасы және физикалық табиғаты

Soft foot бекіткіш бұрандалар қатайтылғанға дейін машинаның бір немесе бірнеше табанының іргетас жақтауымен (табан тақтайшасы, базалық тақтайша) толық жанаспайтын жағдайын білдіреді. Мұндай бұранда қатайтылған кезде машина корпусы деформацияланады, мойынтірек ұясының геометриясы бұзылады және ротор осі жобаланған орнынан ауытқиды.

Физикалық тұрғыдан алғанда, мынадай процесс орын алады: толық жанаспайтын табандағы бұрандaның қатайту күші корпуста иілу моментін тудырады. Бұл деформация мойынтірек тіректеріне беріліп, мыналарға әкеледі:

Домалау мойынтіректерінің ішкі сақиналарының дұрыс орналаспауы
Сырғыма мойынтіректердегі жүктеменің біркелкі таралмауы
Жалғанған машина біліктерінің бұрыштық дұрыс орналаспауы
Ротордың майысуынан туындаған динамикалық дисбаланс

Нәтижесінде айналу жиілігінде (1×) діріл артады, ауыр жағдайларда жоғары гармоникаларда да діріл байқалады.

Field Data

Жұмсақ табанды түзетудің нәтижесінде single bolt діріл жылдамдығы (RMS) мәнінен төмендегені туралы расталған жағдайлар бар 12 мм/с-тен 2 мм/с-ке дейін — алты есе азаю.

2. Soft Foot жіктелуі

Халықаралық тәжірибеде жұмсақ тіректің төрт түрі ажыратылады. Әрқайсысын анықтау және түзету үшін жеке тәсіл қажет.

Параллель (ауалық саңылауы бар) жұмсақ тірек

Тірек астында тірек беті бойынша біркелкі ауалық саңылау болады. Себептері: тіректің биіктігінің жетіспеуі, тақтайша бетінің жалпақ еместігі немесе астармалардың қате қалыңдығы.

✓ Жазық калибрленген астармалар

Бұрыштық «Жұмсақ аяқ»

Тірек рамамен тек бір жиек немесе бұрыш бойынша жанасады. Бұрандалама бекітілген кезде қарсы жақ көтеріліп, корпусты деформациялайды. Тірек бұрандалама осіне перпендикуляр болмаған немесе бет сына тәрізді тозыған жағдайда орын алады.

✓ Конусты / сатылы астармалар

Серпімді (сығылмалы) жұмсақ тірек

Бет рамамен формальды түрде жанасады, бірақ сығылмалы материал болады: шамадан тыс жұқа астармалар, бояу, кір, коррозия немесе тығыздауыш қалдықтары. Орнықтырылуы барысында тегістеу «ысырылады». Тұрақсыз қайталанатын өлшемдер арқылы анықталады.

✓ Беттерді тазалау, ≤3 астарма

Индуцирленген жұмсақ тірек

Тірек пен раманың геометриясы дұрыс, бірақ сыртқы күштер — құбыр кернеуі, кабель науасының жүктемесі, қорғаныш күштері, домкраттау бұрандамасының қысымы — корпусты тірек деңгейінен шығарып алады. Ең қауіпті түрі: статикалық өлшемдер оны анықтамауы мүмкін.

✓ Құбыр кернеуін түзету

Жұмсақ тірек жіктемесі — көлденең қимадағы диаграмма

GapExternal forceCorrection Алдымен жанасу сипаты бойынша жұмсақ тірек түрін анықтаңыз, содан кейін түзету әдісін таңдаңыз (астармалар, бет өңдеу, сыртқы жүктемелерді жою).

3. Машинаның тербеліс жағдайына әсері

Жұмсақ тірек бірнеше параметр бойынша машинаның жағдайына күрделі теріс әсер етеді:

Parameter	Әсер ету механизмі
Тербеліс жылдамдығы (RMS, мм/с)	Ротордың иілуі мен осьтен ауытқуы салдарынан айналу жиілігінің 1× гармоникасында амплитуданың өсуі
Тербеліс фазасы	Тіректер арасындағы фаза бұрышының айырмашылығы 180°-қа жетуі мүмкін — жұмсақ тіректің тән белгісі
Spectrum	Elevated 1× with possible presence of 2× and line frequency (for electric motors)
Bearing life	Сақинаның дұрыс орнатылмауы домалату элементтерінде нүктелік шамадан тыс жүктемені тудырады, бұл қызмет мерзімін айтарлықтай қысқартады
Білік туралануы	Тұрақсыз туралану: бекіту бұрандалары қысылғаннан кейін мәндер нысаналы мәннен "ауытқиды"
Seals	Корпустың деформациясы механикалық тығыздағыш орындықтарының геометриясын бұзады

Practical Rule

Сапалы білік туралануын жүргізгеннен кейін тербеліс деңгейі жоғары болып қалса, алдымен жұмсақ тіректі тексеру қажет.

4. Диагностика әдістері

4.1. Статикалық анықтау (щуп жиындары мен нутромерлер)

Жоспарлы туралау жұмыстарында қолданылатын ең кең таралған әдіс.

Машинаны бекітетін барлық бұрандаларды босатыңыз.
Әр тірек пен рама арасына щуп жиынын енгізіңіз. Саңылаулардың мәндерін жазып алыңыз.
Саңылауы мынадан асатын әр тірек үшін 0.05 mm, калибрленген тегістеуіш төсемдерді таңдаңыз.
Барлық бұрандаларды момент кілтімен бекітіңіз.
Өлшеуді индикаторлы сағатпен қайталаңыз: тіректі жақтауға орнатыңыз, индикатор ұшын аяққа орналастырыңыз және бұранданы босатыңыз. Рұқсат етілген жылжу — ең көп дегенде 0.05 мм (50 µm).

Limitation

Бұл әдіс анықтамайды жұмыс жүктемесі кезіндегі туынды «жұмсақ аяқты» жұмыс жүктемесі кезінде пайда болатын (температура, қысым, құбыр кернеуі).

4.2. Динамикалық анықтау (Жұмыс істеп тұрған машинадағы бұрандаларды босату)

Бұл әдіс жұмыс жағдайларында — температура, қысым және құбыр кернеуі кезінде «жұмсақ аяқты» тікелей анықтайды.

Тірек маңындағы машина корпусына тербеліс датчигін (акселерометрді) орнатыңыз.
Аспапты тербеліс жылдамдығының СКМ мәнін нақты уақытта бақылау режимінде қосыңыз. Мысалы, портативті екі каналды виброметр — Балансет-1А — пайдалануға болады; бұл айналу жиілігіндегі тербеліс деңгейі мен фазалық бұрышты бір мезгілде бақылауға мүмкіндік береді.
Әр бекіту бұрандасын кезекпен босатыңыз (қолмен бұрау дәрежесіне дейін), СКМ мәнінің өзгеруін бақылаңыз.
Тексерген соң бұранданы дереу қайта бекітіп, келесісіне көшіңіз.
Босату кезінде тербелістің айтарлықтай төмендеуіне әкелетін бұранда осы жерде «жұмсақ аяқтың» барын көрсетеді.

Criterion

Тербеліс жылдамдығының СКМ мәнінің 20% бір бұранданы босату кезінде артық төмендеуі «жұмсақ аяқтың» бар екенінің сенімді дәлелі болып табылады.

Safety Warning

Жұмыс істеп тұрған жабдықтың бекітпе элементтерімен жұмыс жасау жоғары қауіп тудырады. Еңбекті қорғау талаптарын қатаң сақтау міндетті, оның ішінде ұшқын шығармайтын құралдарды қауіпті аймақтарда қолдану және жұмыс істеп тұрған жабдықта жұмыс орындауға тиісті рұқсат алу.

4.3. Айқасқан фазалық тербеліс талдауы

Жұмсақ тіреуді анықтауға мүмкіндік беретін ең ақпаратты аспаптық әдіс бекіткіштерді босатпастан жұмыс істеп тұрған жабдықта.

Қажетті жабдық

Айқасты фаза функциясы бар екіканалды тербеліс анализаторы
Екі акселерометр
Фазалық анықтамалық датчик (тахометр) және ротордағы шағылыстырғыш маркер

Екіканалды виброметр Балансет-1А provides simultaneous measurement of vibration amplitude at 1× and the phase angle on two channels with ±2° accuracy, making it suitable for cross-phase analysis in the field. A photoelectric phase reference sensor (0–360° range) is included as standard equipment.

Акселерометрлерді екі машиналық тіреуге бір бағытта (мысалы, тігінен) орнатыңыз.
Маркерді ротораа бекітіп, тахометр датчигін маркерге бағыттаңыз.
Айқасты фаза өлшемін орындаңыз: аспап екі нүктедегі тербеліс фазасының бұрыштық айырмасын 1× айналу жиілігінде анықтайды.

Диагностикалық критерий

Егер фазалық айырма шамамен болса 180° екі тіреу арасындағы бір мезгілде елеулі амплитуда айырмасымен бірге — бұл жұмсақ тіреудің тән белгісі. Жоғары амплитудасы бар тіреу ақаудың орналасқан жерін көрсетеді.

Дифференциалдық диагностика

Defect	Тіреулер арасындағы фазалық айырма	Amplitude
Soft foot	≈ 180°	Тіреулер арасындағы елеулі айырма
Unbalance	≈ 0° (in-phase)	Салыстырмалы деңгейлер
Misalignment	0° or 180°	Теңсіздік түріне байланысты

Cross-Phase Analysis: Unbalance (0°) vs Soft Foot (180°)

CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° In-phase signals typically indicate unbalance; anti-phase signals point to soft foot. For a definitive conclusion, verify amplitudes, the 1×/2× spectrum, and the bolt loosening test.

Айқасқан фаза әдісінің артықшылығы — ол машина қалыпты жұмыс режимінде тұрған кезде қолданылады және ешқандай бекіткішті босатуды талап етпейді.

5. Құбырдан туындайтын жұмсақ тіреу

Сорап немесе компрессор жабдығындағы құбырдың кернеуі — артық діріл мен тұрақсыз центрлеудің негізгі, бірақ жиі назардан тыс қалатын себептерінің бірі.

5.1. Пайда болу механизмі

Егер құбыр машина фланцына кернеу астында (еркін жалғанбай) қосылса, құбыр күші машина корпусына үздіксіз әсер етеді. Жұмыс қысымы мен температурасының әсерінен бұл күш жылулық кеңею салдарынан артады. Құбыр машинаны "шайқайды", бұл мынаған әкеледі:

Біліктің центрлеуінің мерзімді өзгерістері
Increased vibration at 1× and 2× rotational frequency
Мойынтіректер мен тығыздағыштардың мерзімінен бұрын тозуы
Центрлеу кезіндегі өлшеу нәтижелерінің тұрақсыздығы

Туындатылған жұмсақ тіреу: құбырдан машинаға әсер ететін кернеу

Strain forceDeformation Қызыл көрсеткілер машинаны геометриясынан шығаратын құбыр кернеуінің күшін көрсетеді. 12–3–6–9 шеңбері центрлеу алдында фланец саңылауларын төрт нүктеде өлшеу ретін білдіреді.

5.2. Құбырдың жай-күйін тексеру

Білікті центрлеу алдында фланецтің бұрыштық ауытқуы мен параллельдік ығысуын тексеру міндетті.

Құбырды машина фланцынан ажыратыңыз.
Құбыр фланцы мен машина фланцы арасындағы саңылауларды төрт нүктеде өлшеңіз: сағат 12, 3, 6 және 9.
Бұрыштық ауытқуды (қарама-қарсы нүктелердегі саңылаулар айырмасы) және параллельдік ығысуды (фланец осьтерінің параллельдік сәйкессіздігі) анықтаңыз.

Tolerances

Бұрыштық ауытқу мен параллельдік ығысудың идеал мәні: 0 mm
Мұқият монтаждау кезінде іс жүзінде қол жеткізілетін мән: 0.01–0.02 mm
Мәндері асып кеткен жағдайда 0.05 mm туралауды жүргізбес бұрын міндетті түзетуді қажет етеді

5.3. Құбырды монтаждау

Мақсат — сыртқы күш қолданбай кернеусіз фланецтік қосылысқа қол жеткізу. Қолданылатын әдістер:

Құбыр тіректері мен ілгіштерін реттеу
Аралық секцияларды қысқарту немесе ұзарту
Кеңейту компенсаторларын пайдалану
Аралық тіреу орындарын түзету

Өндірістік шындық

In field practice, operating organizations often neglect pipe strain verification, вибрацияның себебін басқа жерден іздеуді жалғастырады. Бұл жұмыс еңбекті көп қажет етеді, алайда онсыз кез келген туралау — тіпті дәл туралау да — тұрақсыз болады.

6. Машина табанының тірек беті талаптары

Машина табанының тақтаймен (іргетас рамасымен) жанасу ауданы кемінде at least 80% табан беті ауданынан болуы тиіс.

Жанасу ауданы 80%-дан аз болғанда:

Жүктеме біркелкі таралмай, жергілікті кернеу шоғырлануын туғызады
Нүктелік жанасу аймақтарында төсемдер деформацияланып, іздер пайда болады
Бұрандаларды қыстыру тұрақты бекітуді қамтамасыз етпейді — туралау уақыт өте «жылжиды»
Табанның немесе тірек тақтайының шаршаудан бұзылу қаупі артады

Тексеру әдістері

Көзге көрінетін тексеру: аяқ және жақтау беттеріндегі байланыс іздері, тотығу, тырналар
Прусс көгі (белгілеу пастасы): тақтайшаға жұқа қабат жағыңыз, аяқты басыңыз, байланыс үлгісін бағалаңыз
Щуп жиынтығы: болт босатылған күйде аяқтың қоршауы бойынша өлшеңіз

Егер байланыс 80%-дан аз болса, тіреу беттерінің тегістігін қалпына келтіру қажет: тақтайшаны және/немесе аяқ табанын қырғылау, фрезерлеу немесе тегістеу.

7. Жұмсақ аяқты түзету рәсімі

Жұмсақ аяқ анықталған кездегі жұмыс тізбегі:

Тіреу беттерін дайындау

Тақтайшалар мен аяқ беттерін кір, бояу, тат және ескі тығыздағыш материалдан тазалаңыз
Тегістікті сызғыш және щуп жиынтығымен тексеріңіз
Қажет болса беттерді механикалық өңдеңіз (тегістеу, қырғылау)

Байланыс аймағын тексеру

Аяқ пен тақтайша арасындағы байланыс кемінде 80% болуын қамтамасыз етіңіз
Байланыс аймағынан сығылатын (серпімді) материалдарды жойыңыз

Measure Gaps

Барлық бекіту бұрандаларын босатыңыз
Әр аяқтың саңылауларын щуп немесе индикаторлы сааттық нұсқауышпен өлшеңіз
Калибрленген тот баспайтын болаттан жасалған төсемдерді таңдаңыз. Бір аяққа үштен артық төсем қоймаңыз ("серіппелі" эффектіні болдырмау үшін)

Құбыр кернеуін тексеру

Құбыр желісін ажырату
Фланец бұрыштық ауытқуы мен ығысуын төрт нүктеде өлшеу
Рұқсат мәндері асып кетсе, кернеусіз қосылысқа қол жеткізу үшін түзету жасаңыз

Түпкілікті бекіту & тексеру

Барлық бұрандаларды крест тәртібінде моментті кілтпен бекіту
Индикатормен тексеру: кез келген бұранданы босатқанда ығысу ≤ 0,05 мм болуы тиіс
Сынақ жүрісін жасау және тербеліс деңгейлерін тексеру

Білік туралауын жүргізу

Білік туралауы орындалуы тиіс тек жұмсақ тіреу мәселесі толық жойылғаннан кейін және құбыр жүйесі орнатылғаннан кейін. Әйтпесе, туралау нәтижелері тұрақсыз болады.

8. Instrumentation

8.1. Статикалық диагностика құралдары

Калибрленген щуп жинағы (0,02 мм-ден бастап)
Магниттік тіреуіштегі индикатор сағат (бөліктеу 0,01 мм)
Straightedge
Байланыс аймағын бағалауға арналған маркировкалық паста (Prussian Blue)
Калибрленген моментті кілт

8.2. Динамикалық диагностика құралдары

Динамикалық жұмсақ тіреуді анықтау және крест-фазалық талдау бір мезгілде екі арналық өлшеу мен фазалық талдау мүмкіндіктері бар портативті тербеліс анализаторын талап етеді.

The Балансет-1А (VibroMera өндірісі) — осы тапсырмаларға жарамды портативті екі арналық виброметр-балансировщик. Жұмсақ тіреу диагностикасына қатысты негізгі техникалық сипаттамалар:

Діріл арналары 2 (бір мезгілде)

Speed Range 250–90,000 RPM

Діріл жылдамдығының орташа квадраттық мәні 0.2–80 mm/s RMS

Phase Accuracy 0–360°, ±2°

Phase Sensor Фотоэлектрлік, қосылған

Спектрлік талдау FFT supported

Power Supply USB (5 V DC)

Теңдестіру 1 or 2 planes

Balanset-1A құрылғысының екі арналы архитектурасы екі тіректегі тербеліс амплитудасы мен фазасын бір мезгілде өлшеуге мүмкіндік береді, бұл айқас фазалық «жұмсақ аяқ» диагностикасының алғышарты болып табылады. «Жұмсақ аяқ» түзетілгеннен кейін, сол аспаптың өзі жабдықты бөлшектемей, ротордың өз мойынтіректерінде — бір немесе екі түзету жазықтығында — теңгеруін жүргізу үшін пайдаланылады.

9. Нормативтік сілтемелер

GOST R ISO 20816-1-2021 — Діріл. Машина дірілін өлшеу және бағалау. 1-бөлім. Жалпы нұсқаулар.
GOST R ISO 18436-2-2005 — Машиналардың техникалық жай-күйін бақылау және диагностикалау. Тербелістің техникалық жай-күйін бақылау және диагностикалау. 2-бөлім. Персоналды оқыту және аттестаттау талаптары.
ISO 1940-1:2003 — Механикалық тербеліс. Тұрақты (қатаң) күйдегі роторлардың теңгеру сапасына қойылатын талаптар. 1-бөлім: Теңгеру допустімдерінің сипаттамасы мен тексерілуі.
ISO 10816 / ISO 20816 — Машиналардың тербеліс жай-күйін бағалауға арналған стандарттар сериясы.

10. Қорытынды

Key Takeaway

«Жұмсақ аяқ» — бұл жүйелік монтаждау ақауы, оны түзету міндетті алғышарт айналмалы жабдықтың біліктерін сәйкестендіруді сәтті жүргізу және тербелісті азайту үшін болып табылады. «Жұмсақ аяқ»-ты елемеу барлық кейінгі іске қосу жұмыстарын мәнсіз етеді: сәйкестендіру тұрақсыз болады, тербеліс жоғары деңгейде қалады, ал мойынтіректер мен тығыздағыштардың қызмет ету мерзімі қысқарады.

Заманауи портативті қос арналы виброметрлер, мысалы Балансет-1А толық диагностикалық цикл қамтамасыз етіледі — айқас фазалық талдау арқылы «жұмсақ аяқ»-ты анықтаудан бастап, кейіннен роторды орнында теңгеруге дейін. Инструментальды диагностикалық әдістерді визуалды тексерудің орнына қолдану ақауларды анықтаудың сенімділігін айтарлықтай арттырады және іске қосу уақытын қысқартады.

Ұсынылатын іске қосу жұмыс процесі

«Жұмсақ аяқ»-ты тексеру & түзету

Pipe Fitting

Білік сәйкестендіру

Айналмалы Тетік Балансы

Тербелістің соңғы тексеруі ✓

Айналмалы жабдықты іске қосу блок-схемасы

Work logic"Yes" branchFinal check Негізгі ереже: центрлеуге тек «жұмсақ табан» ақауы расталып түзетілгеннен кейін ғана көшу керек. Практикалық өлшем: бақылау бұранда босатылғанда табанның ығысуы ≤ 0,05 мм болуы және қарсы фазалы дірілдің болмауы.

Осы реттілікті сақтау — айналмалы жабдықтың сенімді және ұзақ мерзімді жұмыс істеуінің негізі.