Kas ir termiskā locīšana? Temperatūras izraisīta vārpstas locīšana • Pārnēsājams balansētājs, vibrācijas analizators "Balanset" drupinātāju, ventilatoru, mulčētāju, kombainu gliemežtransportieru, vārpstu, centrifūgu, turbīnu un daudzu citu rotoru dinamiskai balansēšanai. Kas ir termiskā locīšana? Temperatūras izraisīta vārpstas locīšana • Pārnēsājams balansētājs, vibrācijas analizators "Balanset" drupinātāju, ventilatoru, mulčētāju, kombainu gliemežtransportieru, vārpstu, centrifūgu, turbīnu un daudzu citu rotoru dinamiskai balansēšanai.

Kas ir termiskā locīšana? Temperatūras izraisīta vārpstas locīšana

Publicējis admin vietnē

Izpratne par termisko loku rotējošās mašīnās

Definīcija: Kas ir termiskais loks?

Termiskā loka (saukts arī par karsto izliekumu, termisko locīšanos vai temperatūras izraisītu vārpstas izliekumu) ir īslaicīgs izliekums, kas rodas rotors vārpstas nevienmērīga temperatūras sadalījuma dēļ pa vārpstas perimetru. Kad viena vārpstas puse ir karstāka nekā pretējā puse, termiskā izplešanās izraisa karstās puses garumu, piespiežot vārpstu saliekties izliektā formā ar karsto pusi līknes izliektajā (ārējā) pusē.

Atšķirībā no pastāvīgajiem vārpstas loks no mehāniskiem bojājumiem termiskā izliekšanās ir atgriezeniska — tā izzūd, kad vārpstas temperatūra atgriežas vienmērīgā stāvoklī. Tomēr termiskā izliekšanās rada ievērojamu vibrācija iesildīšanās un atdzišanas periodos un var izraisīt neatgriezeniskus bojājumus, ja tie ir smagi vai bieži atkārtojas.

Fiziskais mehānisms

Termiskās izplešanās diferenciālis

Termiskā loka fizika ir vienkārša:

  • Metāls karsējot izplešas (tērauda termiskās izplešanās koeficients parasti ir 10–15 µm/m/°C).
  • Ja temperatūra ir vienmērīga pa visu perimetru, izplešanās ir simetriska (vārpsta pagarinās, bet paliek taisna).
  • Ja viena puse ir karstāka, tā puse izplešas vairāk nekā vēsā puse
  • Diferenciālā izplešanās izraisa izliekumu
  • Izliekuma lielums proporcionāls temperatūras starpībai un vārpstas garumam

Tipiskas temperatūras atšķirības

  • Temperatūras starpība 10–20 °C visā diametrā var radīt izmērāmu izliekumu
  • Lielās turbīnās 30–50 °C temperatūras starpība var radīt spēcīgu vibrāciju.
  • Efekts uzkrājas visā vārpstas garumā — garākas vārpstas ir jutīgākas

Biežākie termiskā loka cēloņi

1. Startēšanas nosacījumi (visbiežāk sastopamie)

  • Asimetriska apkure: Karsts tvaiks, gāze vai procesa šķidrums saskaras ar vārpstas augšdaļu, kamēr apakša paliek vēsāka
  • Starojošā apkure: Karstums no karstām korpusa daļām vai cauruļvadiem sasilda vārpstas augšējo daļu
  • Gultņu berze: Viens gultnis, kas darbojas karstāks nekā citi, uzkarsē vietējo vārpstas posmu
  • Ātra palaišana: Nepietiekams iesilšanas laiks ļauj veidoties termiskajiem gradientiem

2. Izslēgšanas apstākļi (termiskā noslīdēšana)

  • Karstā izslēgšana: Vārpsta pārstāj griezties, kamēr tā vēl ir karsta
  • Gravitācijas sag: Siltums ceļas augšup, kā rezultātā horizontālās vārpstas augšdaļa atdziest ātrāk nekā apakšdaļa
  • Termiskā Sag bantīte: Apakšējā puse ilgāk paliek karsta, vārpsta noliecas uz leju
  • Kritiskais periods: Pirmās stundas pēc izslēgšanas

3. Darbības cēloņi

  • Rotora-statora berze: Berze no saskares rada intensīvu lokālu sasilšanu
  • Nevienmērīga dzesēšana: Asimetriska dzesēšanas gaisa plūsma vai ūdens izsmidzināšana
  • Saules apkure: Āra aprīkojums ar saules iedarbību vienā pusē
  • Procesa traucējumi: Pēkšņas temperatūras izmaiņas darba šķidrumā

Simptomi un noteikšana

Vibrācijas raksturojums

Termiskā loka rada atšķirīgus vibrācijas modeļus:

  • Biežums: 1× darbības ātrums (sinhronā vibrācija)
  • Laiks: Augsts iesilšanas laikā, samazinās, sasniedzot termisko līdzsvaru
  • Fāzes izmaiņas: Fāzes leņķis var mainīties, lokam attīstoties un izzūdot
  • Lēnas rites vibrācija: Augsta vibrācija pat ļoti mazos ātrumos (atšķirībā no nelīdzsvarotība)
  • Izskats: Līdzīgi kā nelīdzsvarotība, bet atkarīgs no temperatūras

Termiskā loka atšķirība no nelīdzsvarotības

Raksturīgs Nelīdzsvarotība Termiskā loka
Biežums 1× skriešanas ātrums 1× skriešanas ātrums
Temperatūras jutība Relatīvi stabils Augsts iesildīšanās/atdzišanas laikā
Lēna ripošana (50–200 apgr./min.) Ļoti zema amplitūda Augsta amplitūda
Fāze pret temperatūru Konstants Izmaiņas, lokam attīstoties
Noturība Pastāvīgs visu laiku Pagaidu, izzūd termiskā līdzsvara stāvoklī
Atbilde uz balansēšanu Samazināta vibrācija Minimāls uzlabojums vai tā nav

Diagnostikas testi

1. Lēnās velšanas vibrācijas tests

  • Pagrieziet vārpstu ar darba ātrumu 5-10%
  • Izmēriet vibrāciju un izskrējiens
  • Augsta lēnas rites vibrācija norāda uz termisku vai mehānisku izliekumu, nevis disbalansu

2. Temperatūras uzraudzība

  • Vārpstas vai gultņu temperatūras uzraudzība palaišanas laikā
  • Temperatūras mērīšana vairākās vietās ap gultņa perimetru
  • Korelēt vibrācijas izmaiņas ar temperatūras gradientiem

3. Startup vibrācijas tendences

  • Vibrācijas amplitūdas un laika attēlošana iesildīšanās laikā
  • Termiskā izliekuma vērtība: sākotnēji augsta, samazinās, tuvojoties līdzsvaram
  • Disbalanss: palielinās līdz ar ātrumu, neatkarīgi no temperatūras

Profilakses stratēģijas

Darbības procedūras

1. Pareizas iesildīšanās procedūras

  • Pakāpeniska temperatūras paaugstināšanās: Ļaujiet vārpstai vienmērīgi uzkarst
  • Pagarināts iesilšanas laiks: Lielām turbīnām var būt nepieciešamas 2–4 stundas
  • Temperatūras uzraudzība: Sliežu gultņu un korpusa temperatūra
  • Vibrācijas monitorings: Uzraudzīt iesildīšanās laikā, palielināt ātrumu, ja vibrācija ir augsta

2. Pagrieziena mehānisma darbība

  • Lielām turbīnām iesilšanas un atdzišanas laikā darbiniet rotācijas mehānismu (lēna rotācija, ~3–10 apgr./min.).
  • Nepārtraukta rotācija novērš termisko izliekumu, vienmērīgi sadalot siltumu
  • Nozares standarts tvaika turbīnām > 50 MW
  • Atdzesēšanas laikā var darbināt pagrieziena mehānismu 8–24 stundas

3. Izslēgšanas procedūras

  • Pakāpeniska atdzišana: Pirms izslēgšanas lēnām samaziniet slodzi un temperatūru
  • Pagarināts pagrieziena mehānisms: Turpiniet rotora griešanos, kamēr tas atdziest
  • Izvairieties no karstām izslēgšanām: Avārijas apturēšanas mehānismi karsē vārpstu un var noliekties

Dizaina pasākumi

  • Siltumizolācija: Izolējiet korpusus, lai uzturētu vienmērīgu temperatūru
  • Apkures jakas: Ārējie sildītāji vienmērīgai iepriekšējai uzsildīšanai
  • Drenāža: Novērst karstā kondensāta uzkrāšanos vārpstas apakšā
  • Ventilācija: Nodrošiniet simetrisku dzesēšanas gaisa plūsmu

Termiskā loka sekas

Tūlītēja iedarbība

  • Augsta vibrācija: Iesildīšanās laikā var sasniegt 5–10 reizes lielāku līmeni nekā parasti
  • Gultņu slodze: Asimetrisks loks palielina nesošo slodzi
  • Blīvējuma berzes: Vārpstas novirze var izraisīt saskari ar blīvēm vai nekustīgām detaļām
  • Startēšanas kavēšanās: Pirms ātruma palielināšanas jāgaida, līdz vibrācija mazinās

Ilgtermiņa bojājumi

  • Gultņu nodilums: Atkārtota augsta vibrācija paātrina gultņu nodilumu
  • Blīvējuma bojājums: Atkārtota berzēšana iznīcina blīvējuma komponentus
  • Nogurums: Cikliskie lieces spriegumi katras palaišanas laikā veicina nogurumu
  • Pastāvīgais komplekts: Spēcīga vai atkārtota termiskā deformācija var izraisīt paliekošu plastisko deformāciju

Korekcija un mazināšana

Aktīvai termolokai

  • Atļautais laiks: Pirms ātruma palielināšanas pagaidiet termiskā līdzsvara iestāšanos
  • Lēna ripošana: Ja iespējams, lēnām pagrieziet, lai siltums vienmērīgi sadalītos
  • Nemēģiniet līdzsvarot: Balansēšana nevar koriģēt termisko izliekumu un būs neefektīva.
  • Adrese Siltuma avots: Identificējiet un novērsiet asimetrisku sildīšanu

Termiskai nokarenai locīšanai (pēc izslēgšanas)

  • Pagrieziena mehānisms: Atdzesēšanas laikā rotoru lēnām griezties
  • Pagarināts rullēšanas laiks: Var būt nepieciešamas 12–24 stundas pagriešanas mehānisma darbības
  • Temperatūras uzraudzība: Turpiniet, līdz vārpstas temperatūra ir vienmērīga
  • Aizkavēta restartēšana: Ja ir izveidojusies izliekšanās, pirms atkārtotas palaišanas pagaidiet, līdz tā dabiski iztaisnojas.

Nozarei specifiski apsvērumi

Tvaika turbīnas

  • Visvairāk pakļauti termiskai izliekšanai augstas temperatūras un masīvu rotoru dēļ
  • Izstrādāt iesildīšanās un atsildīšanās procedūras kā standarta prakse
  • Pagrieziena mehānisms ir obligāts iekārtām > 50 MW
  • Var būt nepieciešamas 2–4 stundas iesildīšanās, 12–24 stundas atdzišanas ar pagriežamu aprīkojumu

Gāzes turbīnas

  • Ātrāka termiskā reakcija mazākas masas dēļ
  • Termiskā izliekšanās palaišanas laikā ir retāk sastopama, bet joprojām iespējama
  • Sadegšanas puses apkure var radīt asimetriju
  • Parasti ātrāki iesilšanas cikli nekā tvaika turbīnām

Lieli elektromotori un ģeneratori

  • Termiskā izliekuma veidošanās no rotora tinuma karstuma vai gultņu berzes
  • Āra instalācijas, kas pakļautas saules enerģijas siltumam
  • Var būt nepieciešama apgriešana vai sildīšana pirms iedarbināšanas

Uzraudzība un trauksmes signāli

Galvenie uzraudzības parametri

  • Lēnas rites vibrācija: Pirms normālas iedarbināšanas izmēriet zemā ātrumā
  • Gultņu temperatūras diferenciālis: Salīdziniet temperatūru augšpusē un apakšā
  • Vibrācija pret temperatūru: Vibrācijas amplitūdas attēlošana atkarībā no gultņa temperatūras
  • Fāzes leņķis: Track fāzes izmaiņas, kas norāda uz priekšgala attīstību

Trauksmes kritēriji

  • Lēnas rullēšanas vibrācija > 2× bāzes līnija aktivizē trauksmi
  • Temperatūras starpība > 15–20 °C norāda uz termisko nelīdzsvarotību
  • Straujas fāžu izmaiņas (> 30° 10 minūšu laikā) liecina par izliekuma attīstību.
  • Vibrācija iesilšanas laikā palielinās, nevis samazinās

Uzlabotas starta stratēģijas

Kontrolēts paātrinājums

  1. Sākotnējais lēnais ripojums: Pārbaudiet pieņemamo vibrāciju pie 100–200 apgr./min.
  2. Pakāpeniska paātrināšana: Palieliniet ātrumu līdz vidējiem ātrumiem (piemēram, 30%, 50%, 70% vai parastajiem ātrumiem) ar noturēšanu
  3. Termiskās mērcēšanas periodi: Uzturēt nemainīgu ātrumu 15–30 minūtes katrā posmā
  4. Vibrācijas pārbaude: Katrā posmā pirms turpināt, pārliecinieties, ka vibrācija samazinās.
  5. Temperatūras uzraudzība: Nodrošināt termisko gradientu samazināšanos visā procesā

Automatizētas palaišanas sistēmas

Mūsdienu vadības sistēmas var automatizēt termiskās loka pārvaldību:

  • Programmējamas iesildīšanās secības
  • Automātiski aiztures periodi, ja tiek pārsniegti vibrācijas vai temperatūras ierobežojumi
  • Termiskās loka lieluma aprēķins reāllaikā, izmantojot vibrāciju un temperatūru
  • Adaptīvi ātruma profili, kuru pamatā ir izmērītie apstākļi

Saistība ar citām parādībām

Termiskā loka pret pastāvīgo loku

  • Termiskā loka: Pagaidu, izzūd termiskā līdzsvara stāvoklī
  • Pastāvīgs loks: Plastiska deformācija saglabājas pat aukstā laikā
  • Risks: Atkārtota spēcīga termiskā izliekšanās var izraisīt pastāvīgu sacietēšanu

Termiskā loka un balansēšana

  • Mēģinājums līdzsvars termiskās loka laikā ir bezjēdzīgi
  • Termiskā loka stāvoklim aprēķinātie korekcijas svari būs nepareizi, tiklīdz tiks sasniegts līdzsvars.
  • Pirms balansēšanas vienmēr ļaujiet termiskai stabilizācijai
  • Termiskā loka var maskēt patieso nelīdzsvarotības stāvokli

Labākā profilakses prakse

Jaunām instalācijām

  • Simetrisku apkures un dzesēšanas sistēmu projektēšana
  • Uzstādīt pagrieziena mehānismu iekārtām > 100 kW vai > 2 metru vārpstas garumam
  • Nodrošiniet atbilstošu drenāžu, lai novērstu karsta šķidruma uzkrāšanos
  • Izolējiet, lai samazinātu starojuma siltuma pārnesi

Esošajam aprīkojumam

  • Izstrādāt un stingri ievērot rakstiskas iesildīšanās procedūras
  • Vilcienu operatorus par termiskās loka riskiem un simptomiem
  • Uzstādiet temperatūras monitoringu vairākās vietās
  • Izmantojiet vibrācijas tendences palaišanas laikā, lai identificētu termiskās problēmas
  • Dokumentējiet vēsturiskos datus, lai optimizētu procedūras

Apkopes prakse

  • Pirms katras izslēgšanas pārbaudiet pagriešanas mehānisma darbību
  • Pārbaudiet gultņu temperatūras sensoru kalibrēšanu
  • Pārbaudiet drenāžas sistēmas, vai nav aizsprostojumu
  • Pārbaudiet izolācijas integritāti
  • Pārbaudiet un novērsiet visus asimetriskās sildīšanas avotus.

Termiskā izliekšanās, lai arī īslaicīga un atgriezeniska, ir ievērojams ekspluatācijas izaicinājums lielām rotējošām iekārtām. Tās cēloņu izpratne, simptomu atpazīšana un pareizu iesildīšanas un dzesēšanas procedūru ieviešana ir būtiska tvaika turbīnu, gāzes turbīnu un citu augstas temperatūras rotējošu iekārtu drošai darbībai.

← Atpakaļ uz galveno indeksu

Kategorijas:
WhatsApp