Forstå akselbøye i roterende maskineri

Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

Komplett vibrasjonsdiagnostikk- og balanseringssett fra Vibromera, inkludert fire vibrasjonssensorer med kabler, en signalgrensesnittmodul, laserturteller med magnetisk stativ, digital vekt, USB-kabel og en bæreveske. Systemet er designet for feltrotorbalansering og tilstandsovervåking på industrielt utstyr.

Enheter

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

Deler

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

Definisjon: Hva er en skaftbue?

Skaftbue (også kalt akselbøyning, rotorbøyning eller bare “bøyning”) er en tilstand der en Rotor akselen har utviklet en permanent eller semi-permanent krumning, noe som får den til å avvike fra en rett senterlinje. I motsetning til midlertidig utløp Som kan være forårsaket av en løs komponent eller eksentrisk montering, representerer akselbøyningen faktisk deformasjon av selve akselmaterialet.

Skaftbuen produserer vibrasjon symptomer som overfladisk sett ligner ubalanse, men det kan ikke korrigeres med konvensjonelle metoder balansering prosedyrer. Dette gjør korrekt diagnose avgjørende for å unngå å kaste bort tid på forsøk på å balansere en bøyd aksel.

Typer av skaftbue

Skaftbøyning kan kategoriseres basert på årsak og varighet:

1. Permanent mekanisk bue

Dette er plastisk (permanent) deformasjon av akselmaterialet forårsaket av:

Mekanisk overbelastning eller støt
Feil løfting eller håndtering under vedlikehold
Slippe rotoren
For høy bøyespenning under drift
Produksjonsfeil eller feil varmebehandling

Når skaftet har gitt etter (permanent deformert), forblir buen selv når skaftet er i ro og alle belastninger er fjernet.

2. Termisk bue (forbigående)

Også kalt termisk sløyfe eller varm bue, dette er en midlertidig tilstand forårsaket av ujevn oppvarming av akselen. Den varme siden utvider seg mer enn den kalde siden, noe som skaper en midlertidig kurve. Årsaker inkluderer:

Asymmetriske varmekilder (varm prosessvæske på den ene siden, kjøleluft på den andre)
Lagerfriksjon som varmer opp den ene siden av akselen
Rotoren gnisser og genererer lokal oppvarming
Solvarme på utendørsutstyr
Feil oppvarmingsprosedyrer for store turbiner

Termisk bøyning forsvinner vanligvis når akselen avkjøles jevnt eller når termisk likevekt er nådd. Imidlertid kan gjentatte termiske bøyningssykluser til slutt forårsake permanent herding.

3. Restspenningsbue

Interne restspenninger fra sveising, varmebehandling eller produksjonsprosesser kan føre til at en aksel sakte bøyer seg over tid, spesielt når den utsettes for driftstemperaturer eller mekaniske belastninger som forårsaker spenningsavlastning.

Årsaker til akselbøyning

Å forstå de underliggende årsakene bidrar til å forhindre akselbøyning og veilede korrigerende tiltak:

Mekaniske årsaker

Overbelastning: Drift med belastninger som overstiger designgrensene
Feil oppbevaring: Lagring av aksler horisontalt uten skikkelig støtte, noe som forårsaker sig over tid
Feilhåndtering: Løfting etter akselen i stedet for angitte løftepunkter
Ulykke eller sammenstøt: Fall, kollisjon eller skade fra fremmedlegemer
Lagerbeslag: Et fastkjørt lager kan føre til at akselen bøyer seg under drivmomentet

Termiske årsaker

Ujevn oppvarming: Ujevn temperaturfordeling rundt akselomkretsen
Raske temperaturendringer: Termisk sjokk under oppstart eller avstengning
Hotspots: Lokal oppvarming fra friksjon, gnissing eller prosessforhold
Utilstrekkelig oppvarming: For rask oppstart av kalde turbiner eller store maskiner
Avstengningsprosedyrer: Å la en varm aksel slutte å rotere før den avkjøles (termisk sig)

Materiale- og produksjonsårsaker

Dårlig materialkvalitet: Inkluderinger, hulrom eller materielle inhomogeniteter
Feil varmebehandling: Restspenninger fra bråkjøling eller anløping
Sveiseforvrengning: Asymmetrisk sveising som skaper restspenninger
Maskineringsspenninger: Spenninger indusert under produksjon

Hvordan akselbuen forårsaker vibrasjon

En buet aksel skaper vibrasjon gjennom to mekanismer:

1. Geometrisk ubalanse

Når en buet aksel roterer, feier den buede senterlinjen ut en kjegle eller annen ikke-sirkulær bane. Selv om rotorens massefordeling er perfekt balansert, skaper den buede geometrien en eksentrisk roterende masse som genererer sentrifugalkrefter, og produserer 1X vibrasjon (vibrasjon ved akselens rotasjonsfrekvens).

2. Momentbelastning på lagre

Krumningen skaper bøyemomenter som overføres til lagrene, noe som forårsaker fluktuerende lagerbelastninger og vibrasjoner.

Oppdage akselbue

Det er avgjørende å skille akselbøy fra ekte masseubalanse for effektiv feilsøking:

Symptomsammenligning: Bue vs. ubalanse

Karakteristisk	Ubalanse	Skaftbue
Vibrasjonsfrekvens	1X løpehastighet	1X løpehastighet
Faseforhold	Konsekvent, samme til enhver tid	Kan endre seg under oppvarming
Langsom rullevibrasjon	Tilstede (proporsjonal med hastighet²)	Tilstede og ofte betydelig selv ved svært lav hastighet
Respons på balansering	Vibrasjon redusert med riktig balansering	Minimal eller ingen forbedring; kan bli verre
Termisk følsomhet	Relativt stabil med temperatur	Endrer seg betydelig under oppvarming/nedkjøling
Måling av utløp	Lav når rotoren er i ro	Høyt utløp selv i ro (permanent bue)

Diagnostiske tester

1. Måling av langsom rulling

Roter akselen veldig sakte (vanligvis 5–10% driftshastighet) og mål utløp med en nærhetssonde eller måleur. Høyt utkast ved langsom rulling indikerer akselbøyning eller mekanisk utkast, ikke ubalanse (som produserer kraft proporsjonal med hastigheten i kvadrat).

2. Faseskift ved avstengning

Overvåk vibrasjon fasevinkel når maskinen slår seg av. Ekte ubalanse opprettholder konstant fase uavhengig av hastighet. En bøyd aksel kan vise faseendringer, spesielt når den avkjøles.

3. Termisk buetest

Ved mistanke om termisk bøyning, overvåk vibrasjonen under oppstart og oppvarming. Termisk bøyning viser vanligvis økende vibrasjon når maskinen varmes opp, og kan deretter stabilisere seg eller avta når termisk likevekt oppnås.

4. Kontroll av utløp utenfor maskinen

Fjern rotoren, støtt den på V-blokker eller en dreiebenk, og roter den sakte mens du måler radialkast med en måleur. Signifikant kaste (vanligvis > 0,001″ eller 25 µm) bekrefter permanent bøying.

5. Visuell inspeksjon

For store sjakter kan visuell sikting nedover sjaktlengden eller bruk av optiske metoder (laserjustering) avsløre tydelig bøyning.

Korreksjonsmetoder

Den passende korreksjonen avhenger av buens alvorlighetsgrad og type:

For permanent mekanisk bue

1. Retting av aksel

For mild til moderat bøyning (vanligvis < 0,005" eller 125 µm), kan akselen noen ganger kald- eller varmrettetes ved hjelp av hydrauliske presser. Dette krever spesialutstyr og dyktige teknikere. Akselen støttes og belastes forsiktig for å plastisk deformere den tilbake mot rett stilling.

2. Termisk stresslindring

Varmebehandle akselen for å avlaste restspenninger, potensielt redusere eller eliminere bøyning forårsaket av spenningsrelaterte årsaker. Dette krever riktig ovnsutstyr og prosesskontroll.

3. Utskifting av aksel

Ved kraftig bøying eller i kritiske applikasjoner er utskifting ofte den mest pålitelige løsningen. Kostnaden for en ny aksel må veies mot nedetid og risikoen for at retteforsøk mislykkes.

4. “Balansing rundt buen”

I noen tilfeller, spesielt for store turbiner, kan korreksjonsvekter beregnes og installeres for å motvirke buens effekt. Dette fikser ikke buen, men minimerer vibrasjoner. Denne tilnærmingen har begrensninger og er vanligvis en midlertidig løsning.

For termisk bue

1. Endringer i driftsprosedyrer

Implementer langsomme oppvarmingsprosedyrer
Oppretthold kontinuerlig drift av dreiehjulet under nedstengning for å forhindre termisk siging
Kontroller damptilførselen eller prosessvæsketemperaturene mer nøye
Sørg for symmetrisk oppvarming/kjøling

2. Designendringer

Legg til isolasjon for å redusere termiske gradienter
Installer varmejakker for jevn oppvarming
Forbedre kjølesystemet for å sikre jevn temperaturfordeling

3. Dreiemekanismens drift

For store turbiner, betjen dreiehjulet (saktegående rotasjonsdrift) under oppvarming og nedkjøling for å rotere akselen og forhindre at det utvikles termisk bøyning.

Forebyggingsstrategier

Det er mye enklere å forhindre skaftbøyning enn å korrigere den:

Design og produksjon

Bruk riktige varmebehandlingsprosedyrer for å minimere restspenninger
Design tilstrekkelig akselstivhet for applikasjonen
Spesifiser passende materialer for det termiske miljøet

Installasjon og vedlikehold

Løft alltid rotorene ved hjelp av angitte løftepunkter, aldri etter akselen.
Oppbevar reserverotorer med riktig støtte for å forhindre at de henger
Unngå mekanisk støt under håndtering
Sjekk akselens retthet regelmessig (årlig eller i henhold til produsentens plan)

Operasjon

Følg produsentens oppvarmings- og avstengningsprosedyrer
Unngå raske temperaturendringer
Overvåk tegn på termisk bøyning under oppstart
Undersøk eventuelle uforklarlige endringer i vibrasjonsfasen

Innvirkning på balanseringsprosedyrer

Å forsøke å balansere en bøyd aksel er vanligvis nytteløst og kan være kontraproduktivt:

Ineffektive korrigeringer: Balansevekter beregnet for masseubalanse korrigerer ikke geometrisk bue
Maskering av problemet: Delvis vellykket “balansering” av en bøyd aksel kan redusere vibrasjon midlertidig, men la det underliggende problemet være uløst.
Bortkastet tid: Flere balanseringsiterasjoner uten hell indikerer behovet for å sjekke for bue
Potensiell skade: Å legge til store korreksjonsvekter på en bøyd aksel kan øke belastningen og forårsake ytterligere skade.

Beste praksis: Sjekk alltid akselbøyningen før du starter balanseringsprosedyrer, spesielt hvis rotoren har en historie med håndtering, termiske hendelser eller uforklarlige vibrasjonsproblemer.

← Tilbake til hovedindeksen

Hva er en skaftbøyning? Årsaker, deteksjon og korrigering

Publisert av admin på oktober 31, 2025 oktober 31, 2025