Pochopenie prasknutých rotorov
Definícia: Čo je prasknutý rotor?
A prasknutý rotor je rotor alebo rotujúci hriadeľ, na ktorom sa vyvinula únavová trhlina – lom šíriaci sa materiálom v dôsledku cyklického namáhania. Je to v podstate to isté ako prasklina v hriadeli ale kladie dôraz na celú zostavu rotora, a nie len na hriadeľový prvok. Prasknuté rotory sú mimoriadne nebezpečné, pretože prasklina sa môže šíriť z malej, nezistiteľnej chyby do úplného katastrofického zlomu v priebehu niekoľkých dní alebo týždňov po zistení. vibrácie monitorovanie.
Charakteristickým vibračným znakom prasknutého rotora je výrazný 2× (druhá harmonická) zložka, ktorá rastie so šírením trhliny a je výsledkom dvojnásobnej zmeny tuhosti hriadeľa za otáčku, keď sa trhlina počas rotácie otvára a zatvára.
Ako vznikajú trhliny v rotoroch
Miesta vzniku trhlín
Trhliny takmer vždy vznikajú pri koncentráciách napätia:
- Drážky: Ostré rohy na koncoch drážok pre kľúč (najčastejšie miesto vzniku)
- Zmeny priemeru: Ramená, kroky alebo prechody
- Závitové časti: Korene závitov vytvárajúce koncentráciu napätia
- Otvory a priečne vŕtanie: Pre olejové priechody alebo montáž
- Lisované okraje: Interferenčné uloženie vytvárajúce zvyškové napätie
- Zvary: Tepelne ovplyvnené zóny a zvarové päty
- Korózne jamy: Povrchové chyby z korózia
- Značky obrábania: Stopy po nástroji, najmä ak sú kolmé na napätie
Proces rastu trhlín
- Tvorba mikrotrhlín: Začaté pri koncentrácii stresu, typicky < 1 mm
- Pomalé šírenie: Trhlina sa postupne zväčšuje s každým cyklom napätia (môže to trvať roky)
- Zrýchlenie: S rastom trhliny sa zvyšuje intenzita napätia, rýchlosť rastu sa zrýchľuje
- Detekovateľné štádium: Trhlina 10-30% cez priemer, objavuje sa 2× vibrácia
- Kritická veľkosť: Zostávajúci materiál nie je dostatočný na unesenie nákladov
- Katastrofická zlomenina: Náhle, úplné zlyhanie hriadeľa
Charakteristický vibračný podpis 2X
Prečo praskliny spôsobujú dvojnásobné vibrácie
Mechanizmus dýchacích trhlín:
- Trhlina uzavretá (kompresia): Keď je oblasť trhliny v tlaku (spodná časť otáčania pre horizontálny hriadeľ), plochy trhliny sa dotýkajú, tuhosť hriadeľa je vyššia.
- Otvorenie trhliny (napätie): Keď je trhlina v ťahu (vrchol otáčania), trhlina sa otvorí, tuhosť hriadeľa sa zníži.
- Dvakrát za revolúciu: Tuhosť sa mení dvakrát za otáčku (raz, keď je trhlina orientovaná nahor, raz, keď je orientovaná nadol)
- 2× Nútenie: Zmena tuhosti pri 2× frekvencii vytvára 2× vibračnú odozvu
- Rast amplitúdy: S rastom trhliny sa zvyšuje asymetria tuhosti, zvyšuje sa 2× amplitúda
Vibračné charakteristiky
- Primárny ukazovateľ: 2× komponent vznikajúci a rastúci v priebehu času
- 1× Zmeny: 1× vibrácie sa môžu tiež zvýšiť, pretože trhlina vytvára zvyškové prehnutie
- Vyššie harmonické: 3×, 4× sa môže objaviť, keď sa trhlina stáva silnejšou
- Fáza Správanie: Fázové uhly sa môžu počas rozbehu/dobehu meniť inak ako pri nevyváženosť
- Teplotná citlivosť: 2× amplitúda sa môže meniť s teplotou hriadeľa (čo ovplyvňuje otvorenie trhliny)
Detekcia a diagnostika
Monitorovanie vibrácií
Trendový pomer 2X/1X
- Monitorujte pomer 2× amplitúda k 1× amplitúda
- Bežné stroje: 2×/1× < 0.2-0.3
- Podozrenie na trhlinu: 2×/1× > 0,5 a zvyšuje sa
- Potvrdená trhlina: 2×/1× blížiaca sa alebo presahujúca 1,0
- Núdzový stav: 2×/1× > 2,0, odporúča sa okamžité vypnutie
Testovanie prechodných javov
- Bodeho grafy počas štartu/dobehu
- Prasknutý rotor vykazuje nezvyčajné správanie 2×
- Môže pozorovať dva vrcholy na 1/2 každého z nich kritická rýchlosť
- Fázové zmeny sa líšia od normálnej odozvy na nevyváženosť
Nedeštruktívna kontrola
- Magnetická časťová kontrola (MPI): Detekuje povrchové a blízkopovrchové trhliny
- Penetračné farbivo: Vizuálna detekcia povrchových trhlín
- Ultrazvukové testovanie (UT): Detekuje vnútorné trhliny
- Vírivé prúdy: Detekcia povrchových trhlín bez kontaktu
- Rádiografia: Detekcia vnútorných trhlín v kritických komponentoch
Reakcia na núdzové situácie
Pri zistení podozrenia na trhlinu
- Zvýšiť monitorovanie: Z mesačného na denný alebo nepretržitý
- Znížte závažnosť prevádzky: Ak je to možné, znížte rýchlosť alebo zaťaženie
- Naplánujte okamžitú kontrolu: Naplánujte si NDT vyšetrenie čo najskôr
- Pripravte sa na vypnutie: Majte objednaný náhradný hriadeľ, naplánujte si postup opravy
- Posúdenie rizika: Vypočítajte čas do potenciálneho zlyhania na základe rýchlosti rastu
Ak sa crack potvrdí
- Okamžité vypnutie: Pokiaľ posúdenie rizík nepreukáže bezpečné pokračovanie prevádzky počas stanoveného obdobia
- Bez reštartu: Až do výmeny alebo opravy hriadeľa
- Výmena hriadeľa: Najspoľahlivejšie riešenie
- Analýza základných príčin: Zistite, prečo vznikla trhlina, aby ste predišli jej opätovnému vzniku
Preventívne stratégie
Dizajn
- Eliminujte alebo minimalizujte koncentrácie stresu
- Použite veľkorysé polomery zaoblenia (R > 0,1 × priemer)
- Ak je to možné, vyhnite sa drážkam pre perá; použite presné uloženie
- Správny výber materiálu a tepelné spracovanie
- Povrchové úpravy (brokovanie, nitridácia) na zlepšenie odolnosti proti únave
Prevádzka
- Udržiavať si dobré kvalita rovnováhy (minimalizovať cyklické ohybové napätie)
- Presnosť zarovnanie (znížiť ohybové momenty)
- Vyhnite sa prevádzke pri kritických rýchlostiach
- Zabráňte prekročeniu rýchlosti
- Kontrolujte tepelné namáhanie správnym zahrievaním/ochladzovaním
Údržba
- Pravidelné monitorovanie vibrácií s 2× trendovaním
- Pravidelná NDT kontrola (ročne alebo podľa posúdenia rizika)
- Zabraňuje korózii (chráni pred vznikom jamkovej korózie)
- Udržiavanie nízkych vibrácií (znižuje cyklické namáhanie)
Prasknuté rotory predstavujú jeden z najkritickejších režimov poruchy v rotačných strojoch. Kombinácia monitorovania vibrácií (detekcia charakteristického 2× rastu podpisu) a pravidelnej nedeštruktívnej kontroly poskytuje základnú ochranu, ktorá umožňuje detekciu pred katastrofickým zlyhaním a plánovanú výmenu hriadeľa, ktorá zabraňuje rozsiahlemu sekundárnemu poškodeniu a bezpečnostným rizikám.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 