Czym jest pęknięty wirnik? Wykrywanie i reakcja • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest pęknięty wirnik? Wykrywanie i reakcja • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Co to jest pęknięty wirnik? Wykrywanie i reakcja

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie pękniętych wirników

Definicja: Co to jest pęknięty wirnik?

A pęknięty wirnik jest wirnik lub obracającego się wału, na którym rozwinęło się pęknięcie zmęczeniowe – pęknięcie rozprzestrzeniające się w materiale pod wpływem cyklicznych naprężeń. Jest to w zasadzie to samo, co pęknięcie wału ale podkreśla cały zespół wirnika, a nie tylko element wału. Pęknięte wirniki są niezwykle niebezpieczne, ponieważ pęknięcie może rozprzestrzenić się od małej, niewykrywalnej wady do katastrofalnego pęknięcia w ciągu kilku dni lub tygodni od momentu wykrycia. wibracja monitorowanie.

Charakterystyczną cechą pękniętego wirnika jest widoczny ślad wibracji 2× (druga harmoniczna) składnik, który rośnie w miarę rozprzestrzeniania się pęknięcia, co jest wynikiem dwukrotnej zmiany sztywności wału na obrót, gdy pęknięcie otwiera się i zamyka podczas obrotu.

Jak powstają pęknięcia w wirnikach

Miejsca inicjacji pęknięć

Pęknięcia prawie zawsze powstają w miejscach koncentracji naprężeń:

  • Rowki wpustowe: Ostre narożniki na końcach rowków wpustowych (najczęstsze miejsce inicjacji)
  • Zmiany średnicy: Ramiona, kroki lub przejścia
  • Sekcje gwintowane: Korzenie nitkowate tworzące koncentrację naprężeń
  • Otwory i wiercenia poprzeczne: Do kanałów olejowych lub montażowych
  • Krawędzie wciskane: Pasowania interferencyjne tworzące naprężenia szczątkowe
  • Spoiny: Strefy wpływu ciepła i stopy spawalnicze
  • Wżery korozyjne: Wady powierzchniowe z korozja
  • Ślady obróbki: Ślady narzędzi, zwłaszcza jeśli są prostopadłe do naprężenia

Proces wzrostu pęknięć

  1. Powstawanie mikropęknięć: Inicjowane w momencie koncentracji naprężeń, zwykle < 1 mm
  2. Powolna propagacja: Pęknięcie powiększa się stopniowo z każdym cyklem naprężeń (może to trwać latami)
  3. Przyśpieszenie: W miarę jak pęknięcie się powiększa, intensywność naprężeń wzrasta, a tempo wzrostu przyspiesza
  4. Etap wykrywalny: Pęknięcie 10-30% przez średnicę, pojawiają się 2× wibracje
  5. Rozmiar krytyczny: Pozostały materiał niewystarczający do przenoszenia ładunków
  6. Katastrofalne pęknięcie: Nagła, całkowita awaria wału

Charakterystyczny sygnatura wibracji 2X

Dlaczego pęknięcia powodują dwukrotnie większe wibracje

Mechanizm pęknięcia oddechowego:

  • Pęknięcie zamknięte (kompresja): W przypadku pęknięć w obszarze ściskania (dolna część obrotu dla poziomego wału), powierzchnie pęknięć stykają się, a sztywność wału jest większa
  • Pęknięcie (napięcie): W przypadku pęknięcia pod wpływem rozciągania (górna część obrotu) pęknięcie się otwiera, a sztywność wału maleje
  • Dwa razy na obrót: Sztywność zmienia się dwa razy na obrót (raz, gdy pęknięcie jest skierowane w górę, raz, gdy jest skierowane w dół)
  • 2× Wymuszanie: Zmiana sztywności przy częstotliwości 2x powoduje 2x reakcję wibracji
  • Wzrost amplitudy: W miarę jak pęknięcie się powiększa, asymetria sztywności wzrasta, amplituda wzrasta 2x

Charakterystyka drgań

  • Wskaźnik podstawowy: 2-krotny składnik pojawiający się i rosnący z czasem
  • 1× Zmiany: Wibracje 1× mogą również wzrosnąć, ponieważ pęknięcie tworzy wygięcie resztkowe
  • Wyższe harmoniczne: 3×, 4× mogą pojawić się, gdy pęknięcie stanie się poważne
  • Faza Zachowanie: Kąty fazowe mogą zmieniać się podczas rozruchu/wybiegu inaczej niż podczas brak równowagi
  • Czułość temperaturowa: Amplituda 2× może zmieniać się w zależności od temperatury wału (wpływając na otwarcie pęknięcia)

Wykrywanie i diagnostyka

Monitorowanie drgań

Trendujący współczynnik 2X/1X

  • Monitoruj stosunek amplitudy 2× do amplitudy 1×
  • Maszyny normalne: 2×/1× < 0.2-0.3
  • Podejrzenie pęknięcia: 2×/1× > 0,5 i wzrasta
  • Potwierdzone pęknięcie: 2×/1× zbliżające się lub przekraczające 1,0
  • Awaryjne: 2×/1× > 2,0, zalecane natychmiastowe wyłączenie

Testowanie przejściowe

  • Wykresy Bodego podczas rozruchu/wybiegu
  • Pęknięty wirnik wykazuje nietypowe zachowanie 2×
  • Można zobaczyć dwa szczyty na 1/2 każdego prędkość krytyczna
  • Zmiany fazowe różnią się od normalnej reakcji na brak równowagi

Badania nieniszczące

  • Inspekcja magnetyczno-proszkowa (MPI): Wykrywa pęknięcia powierzchniowe i podpowierzchniowe
  • Barwnik penetrujący: Wizualne wykrywanie pęknięć powierzchniowych
  • Badania ultradźwiękowe (UT): Wykrywa pęknięcia wewnętrzne
  • Prądy wirowe: Wykrywanie pęknięć powierzchniowych bez kontaktu
  • Radiografia: Wykrywanie pęknięć wewnętrznych w krytycznych komponentach

Reagowanie awaryjne

Po wykryciu podejrzenia pęknięcia

  1. Zwiększ monitorowanie: Od miesięcznego do dziennego lub ciągłego
  2. Zmniejszenie trudności operacyjnych: Jeśli to możliwe, zmniejsz prędkość lub obciążenie
  3. Zaplanuj natychmiastową inspekcję: Zaplanuj badanie NDT przy najbliższej okazji
  4. Przygotowanie do wyłączenia: Zamów wał zamienny, zaplanuj procedury naprawy
  5. Ocena ryzyka: Oblicz czas do potencjalnej awarii na podstawie tempa wzrostu

Jeśli pęknięcie zostało potwierdzone

  • Natychmiastowe wyłączenie: Chyba że ocena ryzyka wykaże, że kontynuacja pracy będzie bezpieczna przez określony czas
  • Bez ponownego uruchamiania: Do czasu wymiany lub naprawy wału
  • Wymiana wału: Najbardziej niezawodne rozwiązanie
  • Analiza przyczyn źródłowych: Określ przyczynę powstania pęknięcia, aby zapobiec jego ponownemu wystąpieniu

Strategie zapobiegania

Projekt

  • Wyeliminuj lub zminimalizuj skupiska stresu
  • Użyj dużych promieni zaokrąglenia (R > 0,1 × średnica)
  • Jeśli to możliwe, należy unikać rowków wpustowych; należy stosować pasowania interferencyjne.
  • Właściwy dobór materiału i obróbka cieplna
  • Obróbka powierzchni (śrutowanie, azotowanie) w celu poprawy odporności na zmęczenie

Działanie

  • Utrzymuj dobry jakość równowagi (minimalizacja cyklicznych naprężeń zginających)
  • Precyzja wyrównanie (zmniejszenie momentów zginających)
  • Unikaj pracy przy prędkościach krytycznych
  • Zapobiegaj przekroczeniu prędkości
  • Kontroluj naprężenia termiczne poprzez odpowiednie rozgrzewanie i schładzanie

Konserwacja

  • Regularny monitoring wibracji z 2-krotnym śledzeniem trendów
  • Okresowe badania NDT (coroczne lub po ocenie ryzyka)
  • Zapobiega korozji (chroni przed powstawaniem wżerów)
  • Utrzymuj niskie wibracje (zmniejsza cykliczne naprężenia)

Pęknięte wirniki stanowią jeden z najpoważniejszych rodzajów awarii w maszynach wirujących. Połączenie monitorowania drgań (wykrywającego charakterystyczny wzrost sygnatury 2x) z okresowymi badaniami nieniszczącymi zapewnia niezbędną ochronę, umożliwiając wykrycie awarii przed jej katastrofalną konsekwencją i planową wymianę wału, co zapobiega rozległym uszkodzeniom wtórnym i zagrożeniom bezpieczeństwa.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp