Bezplatný inžiniersky nástroj
Kompenzácia tepelného rastu pre zarovnanie hriadeľa
Vypočítajte vertikálny nárast stredovej čiary v dôsledku tepelnej rozťažnosti pre hnacie a poháňané stroje. Určte cieľový predbežný posun za studena na dosiahnutie zarovnania pri prevádzkovej teplote.
Výsledky
Vzorec pre tepelný rast
Keď sa stroj zahreje, jeho rám sa vertikálne roztiahne a zvýši sa os hriadeľa:
- H — výška od nohy k stredovej čiare (mm)
- α — koeficient tepelnej rozťažnosti (×10⁻⁶ /°C)
- Top — prevádzková teplota (°C)
- Tokolia — teplota okolia (°C)
Hodnoty CTE materiálu
| Materiál | α (×10-⁶ /°C) |
|---|---|
| Uhlíková oceľ | 12.0 |
| Liatina | 10.5 |
| Nerezová oceľ (304/316) | 16.0 |
| Hliník | 23.0 |
Typické prevádzkové teploty
| Typ stroja | Typická teplota plášťa (°C) |
|---|---|
| Elektromotor | 60 - 90 |
| Odstredivé čerpadlo (studená voda) | 40 - 70 |
| Parná turbína | 80 - 200 |
| Prevodovka | 50 - 80 |
| Kompresor | 60 - 120 |
Praktický príklad
Vzhľadom na to, že: Okolitá teplota = 20 °C
Motor: H = 200 mm, oceľ (α = 12×10⁻⁶), Top = 80 °C
Čerpadlo: H = 250 mm, oceľ (α = 12×10⁻⁶), Top = 60 °C
ΔHmotor = 200 × 12 × 10⁻⁶ × (80 − 20) = 0,144 mm
ΔHčerpadlo = 250 × 12 × 10⁻⁶ × (60 − 20) = 0,120 mm
Rozdiel = 0,144 − 0,120 = 0,024 mm
Motor rastie → nastavte motor 0,024 mm NÍZKA počas studeného zarovnávania.
💡 Rada: Stroj, ktorý viac rastie, by mal mať pri studenom zarovnaní nastavený NÍZKY stupeň. Keď sa oba zahrejú, rozdielny rast ich zarovná.
⚠️ Poznámka: Tento výpočet predpokladá rovnomerné tepelné rozťaženie rámu stroja. V praxi môžu teplotné gradienty, napätie potrubia a vplyvy základov spôsobiť ďalšie pohyby. Vždy, keď je to možné, overte to kontrolou za tepla.
Thermal growth is the vertical expansion of a machine's shaft centerline height as the machine heats up from ambient to operating temperature. All materials expand when heated, and for rotating machinery this means the shaft centerline rises.
The growth is calculated as: ΔH = H × α × (Top − Tamb), where H is the foot-to-centerline height, α is the coefficient of thermal expansion, and the temperatures are in °C.
Machines are aligned when cold (not running) but operate when hot. If the driver and driven machines grow by different amounts vertically, perfect cold alignment will result in misalignment at operating temperature.
By intentionally offsetting the cold alignment by the expected differential growth, the machines come into proper alignment when they reach operating temperature. The machine that grows more is set low during cold alignment.
Operating temperatures can be measured on running equipment using:
- Infrared thermometer — quick non-contact measurement at machine feet or bearing housings
- Contact thermocouple probes — more accurate surface temperature
- RTDs/thermocouples — permanently installed sensors
Measure at the machine feet or base, not at the top of the casing, as this best represents the temperature affecting vertical growth. Allow the machine to reach thermal steady state (typically 2–4 hours).
Typical casing/foot temperatures for common machines:
- Electric motors: 60–90°C (depending on frame size and load)
- Centrifugal pumps: 40–70°C (cold water), up to 200°C+ (hot process)
- Steam turbines: 80–200°C
- Gearboxes: 50–80°C
- Compressors: 60–120°C
These are approximate values. Always measure on the actual equipment when possible.
A hot alignment check is performed immediately after shutting down equipment that has been running at normal operating temperature. The alignment is measured before significant cooling occurs (typically within 15–30 minutes of shutdown).
This check verifies whether:
- The calculated thermal growth predictions were accurate
- The cold pre-offset was correct
- Other factors (piping strain, foundation movement) are affecting alignment
A hot check is the gold standard for validating alignment and should be performed whenever practical, especially on critical machinery.
Postupy opísané na tejto stránke vyvinul a v teréne otestoval tím Vibromera pomocou zariadenia Balanset-1A, prenosného dvojkanálového vyvažovacieho prístroja a analyzátora vibrácií na vyvažovanie rotorov priamo na mieste.
Profesionálne laserové prístroje na zarovnávanie a analýzu vibrácií. Dosiahnite presné zarovnanie s kompenzáciou tepelného rastu priamo na mieste. Používajú sa vo viac ako 50 krajinách.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inžinier vibračnej analýzy a zakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti Vibromera. Viac než 15 rokov vyvažuje rotačné stroje priamo v prevádzke, a nie na skúšobnom stave: mulčovače, priemyselné ventilátory, drviče, odstredivky, hriadele a vretená. Práve z tejto práce vznikli prístroje Balanset — boli navrhnuté ako nástroj, ktorý si odborník môže vziať k stroju a použiť sám, priamo na mieste, nie ako laboratórne vybavenie. Vibromera bola založená v roku 2017 a od roku 2023 sídli v portugalskom Porte. Tu prebieha vývoj, montáž aj podpora radu Balanset. Vlajkovým prístrojom je Balanset-1A, prenosný analyzátor na vyvažovanie v jednej a v dvoch rovinách a na vibračnú diagnostiku. Nikolai sa osobne podieľa na zákazníckej podpore, na riešení náročných prípadov vyvažovania aj na vývoji softvéru. Pracuje so zákazníkmi po celom svete, v akomkoľvek jazyku.
