Razumevanje razpokanih rotorjev
Definicija: Kaj je razpokan rotor?
A razpokan rotor je rotor ali vrteča se gred, ki je razvila utrujenostno razpoko – zlom, ki se širi skozi material zaradi ciklične napetosti. To je v bistvu enako kot razpoka gredi vendar poudarja celoten sklop rotorja in ne le element gredi. Razpokani rotorji so izjemno nevarni, ker se lahko razpoka po odkritju razširi iz majhne, neopazne napake do popolnega katastrofalnega zloma v nekaj dneh ali tednih. vibracije spremljanje.
Značilen vibracijski podpis razpokanega rotorja je izrazit 2× (drugi harmonik) komponenta, ki raste s širjenjem razpoke in je posledica dvakratne spremembe togosti gredi na obrat, ko se razpoka med vrtenjem odpira in zapira.
Kako se razpoke razvijajo v rotorjih
Mesta nastanka razpok
Razpoke se skoraj vedno začnejo pri koncentracijah napetosti:
- Utori za ključe: Ostri vogali na koncih utorov za ključ (najpogostejše mesto začetka)
- Spremembe premera: Ramena, koraki ali prehodi
- Navojni odseki: Korenine navojev, ki ustvarjajo koncentracijo napetosti
- Luknje in križne vrtine: Za oljne prehode ali montažo
- Robovi za pritisk: Interferenčni prilegi ustvarjajo preostalo napetost
- Zvari: Toplotno prizadeta območja in varilni čepi
- Korozijske jame: Površinske napake iz korozija
- Oznake obdelave: Sledi orodja, zlasti če so pravokotne na napetost
Proces rasti razpok
- Nastanek mikrorazpok: Začne se pri koncentraciji stresa, običajno < 1 mm
- Počasno širjenje: Razpoka se z vsakim ciklom obremenitve postopoma povečuje (lahko traja leta)
- Pospešek: Z rastjo razpoke se intenzivnost napetosti povečuje, hitrost rasti pa se pospešuje
- Zaznavna faza: Razpoka 10-30% skozi premer, pojavi se 2× vibracija
- Kritična velikost: Preostali material ne zadostuje za prenašanje bremen
- Katastrofalni zlom: Nenadna, popolna odpoved gredi
Karakterističen 2X vibracijski podpis
Zakaj razpoke povzročajo 2-kratne vibracije
Mehanizem dihalnih razpok:
- Zaprta razpoka (kompresija): Ko je območje razpoke v stiskanju (dno vrtenja za vodoravno gred), se ploskve razpoke stikajo, togost gredi je večja.
- Razpoka odprta (napetost): Ko je razpoka v napetosti (vrh vrtenja), se razpoka odpre, togost gredi se zmanjša
- Dvakrat na revolucijo: Togost se spremeni dvakrat na obrat (enkrat, ko je razpoka usmerjena navzgor, enkrat, ko je usmerjena navzdol)
- 2× Vsiljevanje: Sprememba togosti pri 2× frekvenci ustvari 2× vibracijski odziv
- Rast amplitude: Z rastjo razpoke se povečuje asimetrija togosti, povečuje se 2× amplituda
Značilnosti vibracij
- Primarni kazalnik: 2× komponenta, ki se sčasoma pojavlja in raste
- 1× Spremembe: 1× vibracije se lahko povečajo tudi, ko razpoka ustvari preostali lok
- Višji harmoniki: 3×, 4× se lahko pojavi, ko razpoka postane huda
- Faza Vedenje: Fazni koti se lahko med zagonom/iztekanjem spreminjajo drugače kot pri neravnovesje
- Temperaturna občutljivost: 2× amplituda se lahko spreminja glede na temperaturo gredi (kar vpliva na odpiranje razpoke)
Odkrivanje in diagnoza
Spremljanje vibracij
Trendno razmerje 2X/1X
- Spremljajte razmerje 2× amplitude in 1× amplitude
- Običajni stroji: 2×/1× < 0.2-0.3
- Sum na razpoko: 2×/1× > 0,5 in narašča
- Potrjena razpoka: 2×/1× približuje se ali presega 1,0
- V sili: 2×/1× > 2,0, priporočena je takojšnja zaustavitev
Prehodno testiranje
- Bodejevi diagrami med zagonom/iztekanjem
- Razpokan rotor kaže nenavadno 2× obnašanje
- Lahko se vidita dva vrhova na 1/2 vsakega kritična hitrost
- Fazne spremembe se razlikujejo od normalnega odziva na neuravnoteženost
Nedestruktivni pregled
- Magnetna preiskava delcev (MPI): Zazna površinske in skoraj površinske razpoke
- Penetrant barvila: Vizualno zaznavanje površinskih razpok
- Ultrazvočno testiranje (UT): Zazna notranje razpoke
- Vrtinčni tok: Zaznavanje površinskih razpok brez stika
- Radiografija: Zaznavanje notranjih razpok v kritičnih komponentah
Odziv v sili
Ob odkritju suma razpoke
- Povečajte spremljanje: Od mesečnega do dnevnega ali neprekinjenega
- Zmanjšajte resnost delovanja: Če je mogoče, nižja hitrost ali obremenitev
- Načrtujte takojšnji pregled: Čim prej se dogovorite za NDT pregled
- Pripravite se na izklop: Naročite nadomestno gred, načrtujte postopke popravila
- Ocena tveganja: Izračunajte čas do morebitne napake na podlagi stopnje rasti
Če je razpoka potrjena
- Takojšnja zaustavitev: Razen če ocena tveganja pokaže varno nadaljnje delovanje v določenem obdobju
- Brez ponovnega zagona: Dokler gred ne zamenjamo ali popravimo
- Zamenjava gredi: Najbolj zanesljiva rešitev
- Analiza temeljnih vzrokov: Ugotovite, zakaj se je razpoka razvila, da preprečite ponovitev
Strategije preprečevanja
Oblikovanje
- Odpravite ali zmanjšajte koncentracijo stresa
- Uporabite velike polmere zaobljenja (R > 0,1 × premer)
- Kadar je mogoče, se izogibajte utorom za ključe; uporabite interferenčne prilege
- Pravilna izbira materiala in toplotna obdelava
- Površinske obdelave (krokovanje, nitriranje) za izboljšanje odpornosti na utrujanje
Operacija
- Ohranite dobro kakovost ravnovesja (zmanjšanje ciklične upogibne napetosti)
- Natančnost poravnava (zmanjšajte upogibne momente)
- Izogibajte se delovanju pri kritičnih hitrostih
- Preprečite dogodke prekoračitve hitrosti
- Nadzorujte toplotne obremenitve z ustreznim ogrevanjem/ohlajanjem
Vzdrževanje
- Redno spremljanje vibracij z 2× trendom
- Periodični pregled NDT (letno ali na podlagi ocene tveganja)
- Preprečuje korozijo (ščiti pred nastankom jamkastih korozij)
- Ohranite nizke vibracije (zmanjšajte ciklične obremenitve)
Razpokani rotorji predstavljajo enega najkritičnejših načinov odpovedi v vrtljivih strojih. Kombinacija spremljanja vibracij (zaznavanje značilne 2× rasti signala) in periodičnih nedestruktivnih pregledov zagotavlja bistveno zaščito, ki omogoča odkrivanje pred katastrofalno odpovedjo in omogoča načrtovano zamenjavo gredi, ki preprečuje obsežno sekundarno škodo in varnostna tveganja.
Kategorije:
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 