Diagnostika ohnutého hriadeľa
A ohnutý hriadeľ je stav, keď stroj rotor je trvalo - plasticky - deformovaný, takže jeho geometrická os už neprebieha rovno. Vytvára vibrácie podpis, ktorý vyzerá klamlivo ako nevyváženosť alebo nesprávne zarovnanie, ale má jeden charakteristický odtlačok, ktorý ho odlišuje: vysoké axiálne vibrácie pri prevádzkovej rýchlosti. Rozpoznanie tohto odtlačku - a jeho potvrdenie pomocou fázová analýza - je to, čo zabráni inžinierovi strácať hodiny snahou o vyváženie poruchy, ktorú vyváženie nikdy nemôže odstrániť.
1. Povaha ohnutého hriadeľa
Ohnutý hriadeľ je výsledkom toho, že materiál hriadeľa je namáhaný nad svoju medzu pružnosti, takže po odstránení zaťaženia sa priehyb nevráti späť. Spôsobuje ho niekoľko mechanizmov:
- Tepelné namáhanie: horúci rotor - napríklad rotor turbíny, ktorý sa nechá nerovnomerne vychladnúť, alebo rotor, ktorý sa neotáča na otočnom prevode - sa môže pri usadzovaní trvalo skloniť. To sa líši od dočasného tepelný luk ktorá po vyrovnaní teplôt zmizne.
- Mechanické poškodenie: spadnutý rotor, silný náraz alebo nešetrné zaobchádzanie počas prepravy alebo generálnej opravy.
- Sympatické zlyhanie: trvalá prevádzka pri silnej nevyváženosti alebo nesúososti môže hriadeľ preťažiť, až kým sa nepodvolí, čím sa jedna porucha zmení na druhú.
Je potrebné rozlišovať medzi skutočným plastovým ohybom a obnoviteľným ohybom luk hriadeľa: tepelný alebo gravitačný oblúk sa môže počas prevádzky alebo po odpočinku narovnať, zatiaľ čo ohnutý hriadeľ zostáva deformovaný a musí sa fyzicky opraviť alebo vymeniť.
2. Vibračný podpis ohnutého hriadeľa
Dominantným znakom je vysoko amplitúdový vrchol pri 1× prevádzková rýchlosť. Ohyb pôsobí ako veľký, rozložený ťažký bod, takže pri otáčaní hriadeľa sa raz za otáčku odstredivá sila veľmi podobný nerovnováhe. Rozlišovacími ukazovateľmi sú:
- Silné axiálne vibrácie: najdôležitejším znakom. Keď sa ohnutý hriadeľ otáča, núti komponenty, ktoré sú na ňom upevnené - spojky, ložiská, teleso rotora - pohybovať sa tam a späť pozdĺž osi hriadeľa. Keď sa axiálne vibrácie prekročí približne 50% radiálnej (horizontálnej alebo vertikálnej) úrovne, je silne indikovaný ohnutý hriadeľ alebo závažné vychýlenie.
- Podobné radiálne vibrácie: rovnako ako pri nevyváženosti, 1× radiálne vibrácie je vysoká.
- Dominantná frekvencia 1×: . spektrum zvyčajne dominuje 1× vrchol, hoci sa môže objaviť aj 2× zložka - najmä ak je ohyb blízko stredu hriadeľa.
Keďže radiálny obraz veľmi presne napodobňuje nevyváženosť, diagnózu v skutočnosti určuje axiálny údaj a ďalej opísané fázové vzťahy.
3. Rozlišovanie ohnutého hriadeľa od nesprávneho zarovnania
Ohnutý hriadeľ a nesúosť hriadeľa môžu z hľadiska amplitúdy vyzerať takmer identicky, pretože obe zvyšujú axiálne vibrácie. Spôsob, ako ich oddeliť, je fázová analýza, s použitím časového vzťahu a tachometer referencia umožňuje.
- Postup: radiálne a axiálne fáza merania na vnútorných aj vonkajších ložiskách - celkovo štyri merania.
- Indikácia ohnutého hriadeľa: ak je hriadeľ ohnutý, hodnoty axiálnej fázy namerané v rovnakej radiálnej polohe (napríklad v hornej časti každého ložiska) budú približne 180° mimo fázy navzájom. Keď sa jeden koniec rotora tlačí dopredu, druhý koniec sa ťahá späť.
- Indikácia nesprávneho nastavenia: pri klasickej uhlovej nesúososti majú tie isté údaje o axiálnej fáze tendenciu byť približne vo fáze (takmer 0° od seba).
Odčítanie fázy na spojke poskytuje ďalšie, často definitívne dôkazy na rozlíšenie dvoch porúch. A kalkulačka fázového uhla je vhodný na kombinovanie a porovnávanie týchto vektorových údajov počas hodnotenia.
4. Rozlišovanie ohnutého hriadeľa od nevyváženosti
Obe podmienky vytvárajú vysoké 1× radiálne vibrácie, ale čisto nevyváženosť generuje veľmi malé axiálne vibrácie. Takže vysoký 1× vrchol v kombinácii s výrazný axiálny pohyb poukazuje na samotnú nevyváženosť a na ohnutý hriadeľ alebo nesprávne nastavenie.
Počas korekcie sa prejavuje aj praktické, takmer diagnostické správanie. Ohnutý hriadeľ sa nedá opraviť vyvažovanie: pridanie korekčné závažia môže znížiť vibrácie v jednom ložisku a zvýšiť ich v inom, pretože ohyb je rozložená deformácia, a nie jedna lokalizovaná hmota. Ak sa ukáže, že rotor je tvrdohlavý alebo ho nie je možné vyvážiť - údaje odmietajú konvergovať k prijateľnej hodnote zostatková nevyváženosť - toto frustrujúce správanie je samo o sebe silným dôkazom ohnutého hriadeľa, a nie jednoduchej nevyváženosti.
5. Potvrdenie a praktické meranie
Definitívne potvrdenie je mechanické: upevnite rotor na V-bloky alebo medzi stredy sústruhu a premerajte hriadeľ pomocou číselníkového ukazovateľa, aby ste zmerali jeho výbeh (celkový údaj indikátora). Výrazná, opakovateľná hádzavosť, ktorá dosahuje vrchol v jednej uhlovej polohe, potvrdzuje fyzické ohnutie, po ktorom sa musí hriadeľ narovnať alebo vymeniť. A Kalkulačka radiálneho hriadeľa pomáha priradiť nameranú hodnotu TIR k skutočnej excentricite osi.
Pred otvorením stroja sa však chyba zvyčajne najprv identifikuje na prevádzkovanom zariadení. Prenosný dvojkanálový analyzátor, ako napr. Balanset-1A umožňuje technikovi zachytiť 1× amplitúdu a fázu súčasne v radiálnom a axiálnom smere v oboch ložiskách, vo vlastných ložiskách stroja pri prevádzkových otáčkach - presne štvorbodový súbor fáz potrebný na oddelenie ohnutého hriadeľa od nesúososti a na potvrdenie, že rotor skutočne nebude vyvážený. Tento údaj na mieste zmení nejednoznačný symptóm s vysokým 1× na istú diagnózu ešte pred začatím demontáže.
