Veleno įtrūkimų sukamuosiuose įrenginiuose supratimas
A veleno įtrūkimas – tai besisukančio veleno lūžis arba trūkumas, atsirandantis dėl nuovargio, įtempių koncentracijos arba medžiagos defekto. Įtrūkimai beveik visada prasideda paviršiuje ir plinta į vidų, judėdami statmenai didžiausio tempiamojo įtempio krypčiai. Besisukančiuose mechanizmuose jie yra vieni iš pavojingiausių defektų, nes įtrūkimai per kelias valandas ar dienas gali išaugti iš nepastebimo plonumo į visišką veleno lūžį, o tai gali sukelti katastrofišką, gyvybei pavojingą gedimą. Laimei, besivystantis įtrūkis išduoda save vibracija signalas — dažniausiai pasireiškiantis kylant 2× (du kartus per apsisukimą) komponentui — toks tvarkingas vibracijos analizė suteikia tikrą galimybę jį sugauti, kol jis neišslydo.
1. Apibrėžimas: kas yra veleno įtrūkimai?
Mechaniniu požiūriu įtrūkimą sudaro sritis, kurioje velenas prarado vientisumą ir dėl to – standumą. Velenui sukantis, įtrūkimą veikiant svyruojančiam lenkimo įtempimui jis pakaitomis atsiveria ir užsidaro, o dėl šio „kvėpavimo“ veleno standumas kinta priklausomai nuo kampinės padėties. Būtent ši asimetrija yra toliau aptariamų diagnostinių požymių priežastis ir leidžia atskirti tikrą skersinį įtrūkimą nuo nuolatinio šachtos lankas or a simple disbalansas. Šis platesnio masto reiškinys, kai įtrūkimai išsiplėtė tiek, kad pakeitė visą rotoriaus veikimą, kartais priskiriamas įtrūkęs rotorius.
2. Dažniausios veleno įtrūkimų priežastys
Nuovargis dėl ciklinių įtempių
Pagrindinė priežastis, dėl kurios sukasi mašinose susidaro nuovargio pažeidimai, yra tai, kad pažeidimai kaupiasi po vieną įtempimo ciklą:
- Lenkimo nuovargis: Sukamasis velenas, kurio standumas nevienodas arba kuriam veikia necentrinės apkrovos, patiria visiškai priešingą ciklinį lenkimo įtempį.
- Sukimo nuovargis: svyruojantis sukimo momentas galios perdavimo velenuose sukimo vibracija and fatigue.
- Dažnas ciklų nuovargis: Per metus susikaupia milijonai ciklų, todėl net nedidelės apkrovos ilgainiui gali sukelti įtrūkimą.
- Įtempių koncentracija: grioveliai, skersinės skylės, suapvalinimai ir kiti geometriniai netolydumai vietomis padidina įtempius ir dažniausiai yra įtrūkimų pradžios vietos.
Darbo sąlygos
- Per didelis disbalansas: Didelė išcentrinė jėga sukelia ciklinius lenkimo įtempius.
- Nesuderinimas: lenkimo momentai iš nesutapimas paspartina nuovargį.
- Rezonansinis veikimas: bėgimas greičiu, kuris yra lygus arba artimas kritinis greitis sukelia didelius deformavimus ir įtempius.
- Perkrova: eksploatacija viršijant projektinius ribinius dydžius.
- Šiluminė apkrova: greitas kaitinimas arba aušinimas ir staigūs temperatūros pokyčiai, dėl kurių taip pat gali susidaryti trumpalaikis terminis lankas.
Medžiagų ir gamybos defektai
- Medžiagų intarpai: šlakas, tuštumos ar pašalinės medžiagos veleno medžiagoje.
- Netinkamas terminis apdorojimas: netinkamas grūdinimas arba atkaitinimas.
- Apdirbimo defektai: įrankių žymės, įdubimai ar įbrėžimai, kurie veikia kaip įtempių koncentracijos taškai.
- Taškinė korozija: paviršiaus įdubos, kurios tampa įtrūkimų susidarymo vietomis.
- Nerimas: spaudimo jungtyse arba grioveliuose, kur mikrojudesiai pažeidžia paviršių.
Operatyviniai įvykiai
- Greitį viršijusios transporto priemonės: avarinis arba atsitiktinis greičio viršijimas, sukeliantis didelius įtempius.
- Severe rubs: rotoriaus trynimas Kontaktas, generuojantis šilumą ir vietinę įtempių koncentraciją
- Smūginė apkrova: Staigios apkrovos dėl proceso sutrikimų ar mechaninių smūgių
- Ankstesni remontai: suvirinimas arba mechaninis apdirbimas, po kurio lieka liekamieji įtempiai.
3. Įtrūkusio veleno vibracijos požymiai
Būdingas 2× komponentas
Būdingas skersinio veleno įtrūkio požymis yra ryškus 2× (antroji harmonika) komponentas, o jo veikimo mechanizmą verta tiksliai suprasti:
- Velenui sukantis, plyšys atsidaro ir užsidaro du kartus per vieną apsisukimą.
- Kai įtrūkimai yra suspaudimo pusėje (apatinėje sukimosi dalyje), jie užsidaro, o velenas tampa tvirtesnis.
- Kai ji pasisuka į įtempimo pusę (viršutinę sukimosi kryptimi), ji atsiveria, o velenas tampa lankstesnis.
- Šis standumo svyravimas, pasikartojantis du kartus per apsisukimą, pats savaime yra 2× priverstinė funkcija.
- 2× amplitudė didėja, kai įtrūkimui gilėjant didėja standumo asimetrija — būtent todėl tendencija yra ne mažiau svarbus nei absoliutus lygis.
Papildomi vibracijos indikatoriai
- 1× changes: laipsniškas 1× komponento didėjimas, kai kinta standumas ir atsiranda liekamasis išlinkimas.
- Aukštesnės harmonikos: Kai sunkumas didėja, gali pasireikšti 3× ir 4×.
- Phase shifts: . fazė kampo pokyčiai paleidimo ar stabdymo metu bei esant skirtingiems greičiams.
- Nuo greičio priklausantis elgesys: vibracija gali kisti netiesiškai priklausomai nuo greičio.
- Jautrumas temperatūrai: matavimai gali fiksuoti šiluminį plėtimąsi, kai įtrūkimą atveria arba uždaro.
Paleidimo ir stabdymo elgsena
- 2× komponentas pereinamuoju laikotarpiu elgiasi neįprastai.
- A Bode'o sklypas gali atsirasti du rezonansiniai smailės, po vieną esant pusei kiekvieno kritinio greičio, kai 2× sužadinimo signalas pereina per visą diapazoną.
- 1× komponento fazės kitimas gali smarkiai skirtis nuo įprastos asimetrijos reakcijos.
4. Nustatymo metodai
Vibracijos stebėjimas ir matavimai vietoje
Kadangi šis pavojus yra nepastebimas ir progresuojantis, reguliarūs matavimai yra pirmoji gynybos linija:
- Tendencijos: stebėkite 2×/1× santykį laikui bėgant; nuolatinis jo didėjimas yra pavojaus signalas, o santykis, viršijantis maždaug 0,5, verčia imtis tyrimo. Staigūs pokyčiai taip pat kelia įtarimų.
- Spektrinė analizė: routine FFT matavimai, palyginti su ankstesniais pradinė vertė, atskleisti 2× piko atsiradimą arba augimą.
- Pereinamųjų procesų analizė: krioklio sklypai o Bode'o diagramos, parengtos pagal paleidimo ir stabdymo duomenis, rodo neįprastą elgseną kritinio greičio ruožuose.
1× ir 2× komponentų amplitudės ir fazės matavimas – tai būtent tas matavimas, kurį nešiojamasis dviejų kanalų analizatorius atlieka kasdien. Naudojant fazės atskaitos prietaisą, pavyzdžiui, Balanset-1ATechnikas gali registruoti 1× ir 2× vektorius guoliuose įprasto veikimo metu ir kiekvieno išsukimo metu, taip nustatydamas tendenciją, leidžiančią atskirti nekenksmingą 2× rodiklį nuo to, kuris didėja – tai skirtumas tarp planuoto sustabdymo ir neplanuotos avarijos.
Nevibruojantys metodai
Įtartinas vibracijos pokytis visada turi būti patvirtintas tiesiogiai neardomieji bandymai:
- Magnetinių dalelių kontrolė (MPI): patikimai aptinka paviršinius ir paviršiaus artumo įtrūkimus prieinamuose feromagnetiniuose velenuose; tai yra neatsiejama įprastinių techninės priežiūros patikrinimų dalis.
- Ultragarsinis tikrinimas (UT): nustato vidinius ir paviršinius įtrūkimus ir gali juos aptikti dar prieš pasirodant bet kokiems vibracijos požymiams; tam reikalinga specializuota įranga ir apmokytas personalas, be to, tai yra tinkamiausias metodas kritinės svarbos velenams.
- Paviršiaus defektų nustatymas naudojant skvarbiąją dažų medžiagą: paprastas paviršiaus įtrūkimų nustatymo metodas, kuriam reikia nuvalyti ir paruošti paviršių; tinka prieinamoms vietoms, kai įrenginys neveikia.
- Sūkurinių srovių bandymai: bekontaktinis paviršiaus įtrūkimų nustatymas, tinkamas automatizuotam tikrinimui ir veikiantis tiek ant magnetinių, tiek ant nemagnetinių medžiagų.
5. Reagavimas ir taisomieji veiksmai
Nedelsiant imtis veiksmų, kai aptinkama
- Padidinti stebėjimo dažnį: padidinti dažnumą nuo kartą per mėnesį iki kartą per savaitę arba kasdien.
- Sumažinti veiklos intensyvumą: jei įmanoma, sumažinkite greitį arba apkrovą.
- Išjungimo planavimas: Suplanuokite remontą arba keitimą kuo greičiau
- Atlikti NDE: tiesiogiai patvirtinti įtrūkio buvimą ir įvertinti jo rimtumą.
- Rizikos vertinimas: oficialiai nuspręsti, ar tolesnis eksploatavimas yra saugus.
Ilgalaikiai sprendimai
- Veleno keitimas: patikimiausias būdas pašalinti nustatytą įtrūkimą.
- Remontas (tik tam tikrais atvejais): kai kurias įtrūkimus galima pašalinti mechaniniu būdu ir užtaisyti suvirinimu, tačiau tik po ekspertų vertinimo.
- Pagrindinių priežasčių analizė: išsiaiškinti, kodėl susidarė įtrūkimai, kad jie nepasikartotų.
- Konstrukcijos pakeitimai: sumažinti įtempių sankaupas, patobulinti medžiagų parinkimą arba pakeisti eksploatavimo režimą.
6. Prevencijos strategijos
Projektavimo etapas
- Pašalinkite aštrius kampus ir įtempių sankaupas.
- Keičiant skersmenį, naudokite didelius filė spindulius.
- Pasirinkite medžiagas, tinkamas atsižvelgiant į apkrovos lygį ir aplinkos sąlygas.
- Atlikti kritinių geometrijos elementų įtempių analizę taikant baigtinių elementų metodą.
- Taikykite paviršiaus apdorojimo būdus, pavyzdžiui, šratavimą arba azotavimą, siekiant padidinti atsparumą nuovargiui.
Įgyvendinimo etapas
- Palaikykite gerą balanso kokybė siekiant sumažinti ciklinius lenkimo įtempius.
- Užtikrinkite tikslų suderinimą.
- Venkite ilgalaikio veikimo kritiniais greičiais.
- Užkirsti kelią greičio viršijimo atvejams.
- Valdykite terminį stresą, laikydamiesi tinkamų apšilimo ir atsipalaidavimo procedūrų.
Priežiūros etapas
- Reguliariai tikrinkite, taikydami tinkamus neardomųjų bandymų metodus.
- Atlikti vibracijos tendencija programa, skirta ankstyviesiems simptomams nustatyti.
- Reguliariai atlikite balansavimą, kad įtempiai dėl nuovargio būtų nedideli — vietoje lauko balansavimas tai leidžia atlikti šį darbą nenuimant rotoriaus.
- Rūpinkitės korozijos apsauga ir dangomis.
Velenų įtrūkimai yra viena iš rimčiausių su besisukančia technika susijusių gedimų rūšių, kai vieno įtrūkio nepastebėjimas gali baigtis turto sunaikinimu ir pavojumi žmonėms. Veiksmingas sprendimas – vibracijos stebėjimas, leidžiantis anksti nustatyti būdingą 2× signalą, ir periodiniai neardomieji tyrimai, padedantys patvirtinti bei įvertinti tai, ką vibracija tik užsimena. Kartu šios priemonės užtikrina planinę, kontroliuojamą techninę priežiūrą ir neleidžia, kad nepastebimas plonas įtrūkimas virstų staigiu, smarkiu lūžiu.
