Saplaisājušu rotoru izpratne
Definīcija: Kas ir saplaisājis rotors?
A saplaisājis rotors ir rotors vai rotējoša vārpsta, kurai ir izveidojusies noguruma plaisa — lūzums, kas izplatās materiālā cikliskā sprieguma rezultātā. Tas būtībā ir tas pats, kas vārpstas plaisa taču uzsver visu rotora mezglu, nevis tikai vārpstas elementu. Saplaisājuši rotori ir ārkārtīgi bīstami, jo plaisa var izplatīties no neliela, neatklājama defekta līdz pilnīgam katastrofālam lūzumam dažu dienu vai nedēļu laikā pēc tās atklāšanas, izmantojot vibrācija uzraudzība.
Saplaisājuša rotora raksturīgākā vibrācijas pazīme ir izteikta. 2× (otrā harmonika) komponents, kas aug, plaisai izplatoties, un tas rodas no vārpstas stingrības izmaiņām divkāršā apgrieziena laikā, plaisai atveroties un aizveroties rotācijas laikā.
Kā rotoros veidojas plaisas
Kreka uzsākšanas vietnes
Plaisas gandrīz vienmēr rodas sprieguma koncentrācijās:
- Atslēgu rievas: Asi stūri pie atslēgas rievas galiem (visizplatītākā sākuma vieta)
- Diametra izmaiņas: Pleci, soļi vai pārejas
- Vītņotās sekcijas: Vītnes saknes, kas rada sprieguma koncentrāciju
- Urbumi un šķērsurbji: Eļļas kanāliem vai montāžai
- Preses fit malas: Interferences savienojumi rada atlikušo spriegumu
- Metinājumi: Karstuma skartās zonas un metinātie pirksti
- Korozijas bedres: Virsmas defekti no korozija
- Apstrādes zīmes: Instrumentu pēdas, īpaši, ja tās ir perpendikulāras spriegumam
Plaisu augšanas process
- Mikroplaisu veidošanās: Parasti sākas stresa koncentrācijas brīdī < 1 mm
- Lēna izplatīšanās: Plaisa pakāpeniski palielinās ar katru sprieguma ciklu (var ilgt vairākus gadus)
- Paātrinājums: Plaisai augot, palielinās sprieguma intensitāte, augšanas ātrums paātrinās
- Nosakāmā stadija: Plaisa 10-30% cauri diametram, parādās 2× vibrācija
- Kritiskais izmērs: Atlikušais materiāls nav pietiekams kravu pārvadāšanai
- Katastrofāls lūzums: Pēkšņa, pilnīga vārpstas atteice
Raksturīgā 2X vibrācijas signatūra
Kāpēc plaisas rada divreiz lielāku vibrāciju
Elpošanas plaisas mehānisms:
- Plaisa aizvērta (saspiešana): Kad plaisas apgabals ir saspiests (horizontālas vārpstas rotācijas apakšdaļa), plaisas virsmas saskaras, vārpstas stingrība ir lielāka.
- Plaisas atvēršana (sasprindzinājums): Kad plaisa ir stiepē (rotācijas augšgalā), plaisa atveras, vārpstas stingrība samazinās
- Divas reizes vienā apgriezienā: Stingrība mainās divas reizes katrā apgriezienā (vienu reizi, kad plaisa ir vērsta uz augšu, un vienu reizi, kad tā ir vērsta uz leju).
- 2× Piespiešana: Stingrības izmaiņas 2× frekvencē rada 2× vibrācijas reakciju
- Amplitūdas pieaugums: Plaisai augot, palielinās stingrības asimetrija, palielinās amplitūda 2×
Vibrācijas raksturojums
- Primārais indikators: 2× komponents parādās un laika gaitā aug
- 1× Izmaiņas: 1× vibrācija var arī palielināties, jo plaisa rada atlikušo izliekumu
- Augstākas harmonikas: 3×, 4× var parādīties, plaisai kļūstot nopietnai
- Fāze Uzvedība: Fāzes leņķi palaišanas/indēšanas laikā var mainīties atšķirīgi nekā nelīdzsvarotība
- Temperatūras jutība: 2× amplitūda var mainīties atkarībā no vārpstas temperatūras (ietekmē plaisas atvēršanos)
Atklāšana un diagnostika
Vibrācijas monitorings
Tendences 2X/1X attiecība
- Monitora 2× amplitūdas un 1× amplitūdas attiecība
- Parastā tehnika: 2×/1× < 0.2-0.3
- Aizdomīga plaisa: 2×/1× > 0,5 un pieaug
- Apstiprināta plaisa: 2×/1× tuvojas vai pārsniedz 1,0
- Avārijas situācija: 2×/1× > 2,0, ieteicama tūlītēja izslēgšana
Pārejoša testēšana
- Bodes diagrammas iedarbināšanas/indēšanas laikā
- Saplaisājis rotors uzrāda neparastu 2× uzvedību
- Var būt redzamas divas virsotnes katras pusē kritiskais ātrums
- Fāzes izmaiņas atšķiras no normālas disbalansa reakcijas
Nesagraujošā pārbaude
- Magnētisko daļiņu pārbaude (MPI): Atklāj virsmas un virsmas tuvumā esošās plaisas
- Krāsas iespiešanās līdzeklis: Vizuāla virsmas plaisu noteikšana
- Ultraskaņas pārbaude (UT): Atklāj iekšējās plaisas
- Virpuļstrāva: Virsmas plaisu noteikšana bez kontakta
- Rentgenogrāfija: Iekšējo plaisu noteikšana kritiski svarīgās sastāvdaļās
Ārkārtas reaģēšana
Pēc aizdomīgas plaisas atklāšanas
- Palielināt uzraudzību: No ikmēneša līdz ikdienas vai nepārtrauktai
- Samazināt darbības nopietnību: Ja iespējams, samaziniet ātrumu vai slodzi
- Plānojiet tūlītēju pārbaudi: Ieplānojiet NDT pārbaudi pēc iespējas ātrāk
- Sagatavošanās izslēgšanai: Pasūtiet rezerves vārpstu, plānojiet remonta procedūras
- Riska novērtējums: Aprēķiniet laiku līdz potenciālai neveiksmei, pamatojoties uz izaugsmes ātrumu
Ja plaisa ir apstiprināta
- Nekavējoties izslēdziet: Ja vien riska novērtējums neuzrāda drošu turpmāku darbību noteiktā laika periodā
- Bez restartēšanas: Līdz vārpstas nomaiņai vai remontam
- Vārpstas nomaiņa: Visuzticamākais risinājums
- Cēloņu analīze: Nosakiet plaisas rašanās iemeslu, lai novērstu tās atkārtošanos
Profilakses stratēģijas
Dizains
- Novērst vai samazināt stresa koncentrāciju
- Izmantojiet lielus filejas rādiusus (R > 0,1 × diametrs)
- Ja iespējams, izvairieties no ķīļrievām; izmantojiet uzspiežamos savienojumus
- Pareiza materiāla izvēle un termiskā apstrāde
- Virsmas apstrāde (lodīšu apstrāde, nitridēšana), lai uzlabotu noguruma izturību
Darbība
- Uzturēt labu līdzsvara kvalitāte (samazina ciklisko lieces spriegumu)
- Precision izlīdzināšana (samazina lieces momentus)
- Izvairieties no darbības kritiskā ātrumā
- Novērst ātruma pārsniegšanas gadījumus
- Kontrolējiet termiskos spriegumus, veicot atbilstošu iesildīšanos/atdzesēšanu
Apkope
- Regulāra vibrācijas uzraudzība ar 2× tendenču noteikšanu
- Periodiska NDT pārbaude (katru gadu vai pēc riska novērtējuma)
- Novērš koroziju (aizsargā pret punktveida korozijas sākšanos)
- Uztur zemu vibrāciju (samazina ciklisko spriegumu)
Saplaisājuši rotori ir viens no kritiskākajiem rotējošu iekārtu atteices veidiem. Vibrācijas uzraudzības (raksturīgās 2× signatūras pieauguma noteikšanas) un periodiskas nesagraujošās pārbaudes kombinācija nodrošina būtisku aizsardzību, ļaujot noteikt atteici pirms katastrofālas atteices un plānot vārpstas nomaiņu, kas novērš plašus sekundārus bojājumus un drošības apdraudējumus.