Wat is Shaft Bow? Oorzaken, detectie en correctie • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is Shaft Bow? Oorzaken, detectie en correctie • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is een schachtboog? Oorzaken, detectie en correctie

Gepubliceerd door admin op

Inzicht in de asbocht in roterende machines

Definitie: Wat is Shaft Bow?

Schachtboog (ook wel asbuiging, rotorbocht of simpelweg “bocht” genoemd) is een aandoening waarbij een rotor schacht heeft een permanente of semi-permanente kromming ontwikkeld, waardoor deze afwijkt van een rechte middenlijn. In tegenstelling tot tijdelijke uitloop Als de kromming van de as wordt veroorzaakt door een los onderdeel of een excentrische montage, is er sprake van vervorming van het materiaal van de as zelf.

Schachtboog produceert trillingen symptomen die oppervlakkig lijken op onevenwicht, maar het kan niet worden gecorrigeerd door conventionele balanceren procedures. Dit maakt een correcte diagnose cruciaal om te voorkomen dat er tijd wordt verspild aan het proberen om een gebogen schacht in evenwicht te brengen.

Soorten schachtbogen

Schachtbogen kunnen worden gecategoriseerd op basis van de oorzaak en de duur:

1. Permanente mechanische boog

Dit is plastische (permanente) vervorming van het schachtmateriaal veroorzaakt door:

  • Mechanische overbelasting of impact
  • Onjuist tillen of hanteren tijdens onderhoud
  • De rotor laten vallen
  • Overmatige buigspanning tijdens bedrijf
  • Fabricagefouten of onjuiste warmtebehandeling

Als de schacht eenmaal is vervormd (blijvend is vervormd), blijft de boog intact, zelfs als de schacht stilstaat en alle belastingen zijn verwijderd.

2. Thermische boog (tijdelijk)

Ook wel genoemd thermische boog of hete boog, Dit is een tijdelijke aandoening die wordt veroorzaakt door ongelijkmatige verwarming van de schacht. De verwarmde kant zet meer uit dan de koele kant, waardoor een tijdelijke kromming ontstaat. Oorzaken zijn onder andere:

  • Asymmetrische warmtebronnen (hete procesvloeistof aan de ene kant, koellucht aan de andere kant)
  • Lagerwrijvingsverwarming aan één kant van de as
  • Rotorwrijvingen veroorzaken plaatselijke verwarming
  • Zonne-energie verwarming op buitenapparatuur
  • Onjuiste opwarmprocedures voor grote turbines

Thermische buiging verdwijnt doorgaans wanneer de schacht gelijkmatig afkoelt of wanneer het thermisch evenwicht is bereikt. Herhaalde thermische buigcycli kunnen echter uiteindelijk permanente vervorming veroorzaken.

3. Restspanningsboog

Interne restspanningen van lassen, warmtebehandeling of productieprocessen kunnen ervoor zorgen dat een as na verloop van tijd langzaam kromtrekt, vooral wanneer deze wordt blootgesteld aan bedrijfstemperaturen of mechanische belastingen die spanningsverlichting veroorzaken.

Oorzaken van schachtboog

Inzicht in de onderliggende oorzaken helpt om kromming van de schacht te voorkomen en corrigerende maatregelen te treffen:

Mechanische oorzaken

  • Overbelasting: Werken met belastingen die de ontwerplimieten overschrijden
  • Onjuiste opslag: Het horizontaal opslaan van assen zonder goede ondersteuning, waardoor na verloop van tijd doorzakken ontstaat
  • Verkeerde behandeling: Tillen aan de schacht in plaats van de aangewezen hijspunten
  • Ongeval of botsing: Schade door vallen, botsingen of een vreemd voorwerp
  • Beslaglegging: Een vastgelopen lager kan ervoor zorgen dat de as buigt onder het aandrijfkoppel

Thermische oorzaken

  • Ongelijkmatige verwarming: Niet-uniforme temperatuurverdeling rond de omtrek van de schacht
  • Snelle temperatuurveranderingen: Thermische schok tijdens het opstarten of afsluiten
  • Hotspots: Lokale verhitting door wrijving, wrijving of procesomstandigheden
  • Onvoldoende warming-up: Te snel starten van koude turbines of grote machines
  • Afsluitprocedures: Het laten stoppen van de rotatie van een hete as voordat deze is afgekoeld (thermische doorzakking)

Oorzaken van materiaal en productie

  • Slechte materiaalkwaliteit: Insluitsels, holtes of materiële inhomogeniteiten
  • Onjuiste warmtebehandeling: Restspanningen door afschrikken of ontlaten
  • Lasvervorming: Asymmetrisch lassen creëert restspanningen
  • Bewerkingsspanningen: Spanningen die tijdens de productie worden veroorzaakt

Hoe de schachtboog trillingen veroorzaakt

Een gebogen as veroorzaakt trillingen via twee mechanismen:

1. Geometrische onbalans

Wanneer een gebogen as roteert, vormt de gebogen middellijn een kegel of een ander niet-cirkelvormig pad. Zelfs als de massaverdeling van de rotor perfect in balans is, creëert de gebogen geometrie een excentrische roterende massa die centrifugale krachten genereert en 1X-trilling produceert (trilling op de rotatiefrequentie van de as).

2. Momentbelasting op lagers

Door de kromming ontstaan buigmomenten die worden doorgegeven aan de lagers. Hierdoor ontstaan wisselende lagerbelastingen en trillingen.

Detectie van schachtboog

Het onderscheiden van de boog van de as en de werkelijke massa-onbalans is cruciaal voor effectief probleemoplossen:

Symptoomvergelijking: Boog versus onevenwicht

Kenmerkend Onbalans Schachtboog
Trillingsfrequentie 1X loopsnelheid 1X loopsnelheid
Faserelatie Consistent, altijd hetzelfde Kan veranderen tijdens de warming-up
Langzame rolvibratie Heden (evenredig aan snelheid²) Aanwezig en vaak significant, zelfs bij zeer lage snelheid
Reactie op balanceren Trillingen verminderd door juiste balancering Minimale of geen verbetering; kan erger worden
Thermische gevoeligheid Relatief stabiel bij temperatuur Veranderingen zijn aanzienlijk tijdens de warming-up/cooling-down
Uitloopmeting Laag wanneer rotor in rust is Hoge uitloop, zelfs in rust (permanente boeg)

Diagnostische tests

1. Langzame rolmeting

Draai de as heel langzaam (meestal 5-10% van de bedrijfssnelheid) en meet uitloop Met een naderingssonde of meetklok. Een grote slingering bij langzame rolbeweging wijst op een buiging van de as of mechanische slingering, niet op onbalans (wat een kracht evenredig met de snelheid in het kwadraat oplevert).

2. Faseverschuiving bij afsluiten

Controleer trillingen fasehoek wanneer de machine stopt. Echte onbalans zorgt voor een constante fase, ongeacht de snelheid. Een gebogen as kan faseveranderingen vertonen, vooral tijdens het afkoelen.

3. Thermische boogtest

Bij vermoeden van thermische buiging, controleer de trillingen tijdens het opstarten en opwarmen. Thermische buiging vertoont doorgaans toenemende trillingen naarmate de machine opwarmt, en kan vervolgens stabiliseren of afnemen wanneer het thermisch evenwicht is bereikt.

4. Controle op uitloop buiten de machine

Verwijder de rotor, plaats hem op V-blokken of een draaibank en draai hem langzaam rond terwijl u de radiale slingering meet met een meetklok. Een significante slingering (meestal > 0,001″ of 25 µm) wijst op een permanente kromming.

5. Visuele inspectie

Bij grote schachten kan door visuele inspectie of optische methoden (zoals laseruitlijning) een duidelijke boog zichtbaar worden gemaakt.

Correctiemethoden

De juiste correctie hangt af van de ernst en het type van de strijkstok:

Voor permanente mechanische boog

1. Schacht richten

Voor milde tot matige buiging (meestal < 0,005" of 125 µm) kan de as soms koud of warm worden rechtgetrokken met behulp van hydraulische persen. Dit vereist gespecialiseerde apparatuur en geschoolde technici. De as wordt ondersteund en zorgvuldig belast om deze plastisch te vervormen en weer recht te maken.

2. Thermische stressverlichting

Behandel de as met een warmtebehandeling om restspanningen te verminderen en zo de door de kromming veroorzaakte spanningsoorzaken te verminderen of zelfs te elimineren. Dit vereist de juiste ovenapparatuur en procesbeheersing.

3. Asvervanging

Bij ernstige buiging of bij kritische toepassingen is vervanging vaak de meest betrouwbare oplossing. De kosten van een nieuwe as moeten worden afgewogen tegen de stilstand en het risico dat pogingen tot richten mislukken.

4. “Balanceren rond de strijkstok”

In sommige gevallen, met name bij grote turbines, kunnen correctiegewichten worden berekend en geïnstalleerd om het effect van de boeg tegen te gaan. Dit herstelt de boeg niet, maar minimaliseert de trillingen. Deze aanpak heeft beperkingen en is meestal een tijdelijke oplossing.

Voor thermische boog

1. Wijzigingen in de bedieningsprocedure

  • Voer langzame opwarmprocedures uit
  • Zorg ervoor dat het draaiende tandwiel tijdens stilstand continu blijft werken om thermische doorzakking te voorkomen
  • Controleer de stoomtoevoer of de temperatuur van de procesvloeistof nauwkeuriger
  • Zorg voor symmetrische verwarming/koeling

2. Ontwerpwijzigingen

  • Voeg isolatie toe om thermische gradiënten te verminderen
  • Installeer verwarmingsjassen voor een gelijkmatige opwarming
  • Verbeter het koelsysteem om een gelijkmatige temperatuurverdeling te garanderen

3. Draaiende tandwielbediening

Bij grote turbines moet het draaiende tandwiel (de langzame rotatieaandrijving) tijdens het opwarmen en afkoelen worden bediend om de as te laten draaien en te voorkomen dat er thermische boog ontstaat.

Preventiestrategieën

Het voorkomen van kromming van de schacht is veel gemakkelijker dan het corrigeren ervan:

Ontwerp en productie

  • Gebruik de juiste warmtebehandelingsprocedures om restspanningen te minimaliseren
  • Ontwerp voldoende asstijfheid voor de toepassing
  • Geef aan welke materialen geschikt zijn voor de thermische omgeving

Installatie en onderhoud

  • Til rotoren altijd op met behulp van de daarvoor bestemde hijspunten, nooit aan de as.
  • Bewaar reserve-rotoren met de juiste ondersteuning om doorzakken te voorkomen
  • Vermijd mechanische schokken tijdens het hanteren
  • Controleer de rechtheid van de as regelmatig (jaarlijks of volgens het schema van de fabrikant)

Operatie

  • Volg de opwarm- en afsluitprocedures van de fabrikant
  • Vermijd snelle temperatuurveranderingen
  • Let op tekenen van thermische boog tijdens het opstarten
  • Onderzoek alle onverklaarbare veranderingen in de trillingsfase

Impact op balanceringsprocedures

Het proberen om een gebogen pijl in evenwicht te brengen is over het algemeen zinloos en kan zelfs contraproductief zijn:

  • Ineffectieve correcties: Balansgewichten die berekend zijn voor massa-onevenwicht corrigeren de geometrische boog niet
  • Het probleem maskeren: Een gedeeltelijk succesvolle “balancering” van een gebogen as kan de trillingen tijdelijk verminderen, maar het onderliggende probleem blijft onopgelost.
  • Verspilde tijd: Meerdere balanceer-iteraties zonder succes geven aan dat er gecontroleerd moet worden op boog
  • Mogelijke schade: Het toevoegen van grote correctiegewichten aan een gebogen schacht kan de spanning verhogen en verdere schade veroorzaken

Beste praktijk: Controleer altijd op buiging van de as voordat u met balanceren begint, vooral als de rotor in het verleden last heeft gehad van schommelingen, thermische gebeurtenissen of onverklaarbare trillingen.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp