Razumevanje neusklajenosti gredi v vrtljivih strojih

Definicija: Kaj je neusklajenost?

Neusklajenost gredi je stanje, pri katerem središčne črte vrtenja dveh ali več spojenih gredi niso kolinearne, ko stroj deluje v normalnih obratovalnih pogojih. Skupaj z neuravnoteženostjo je eden najpogostejših vzrokov za prezgodnjo okvaro strojev, kar vodi do povečanih vibracij, poškodb ležajev in tesnil ter prekomerne porabe energije. Cilj natančne poravnave je čim bolj natančno poravnati središčne črte gredi znotraj določenih toleranc.

Vrste neusklajenosti

Neusklajenost je razvrščena v dve glavni vrsti, čeprav je v večini primerov v resničnem svetu prisotna kombinacija obeh.

1. Vzporedna neusklajenost (ali odmik)

Do vzporedne neusklajenosti pride, ko sta središčni črti gredi vzporedni druga z drugo, vendar zamaknjeni za določeno razdaljo. To si lahko predstavljamo tako, da je ena gred višje ali nižje (navpični zamik) ali bolj na eno stran (vodoravni zamik) kot druga.

2. Kotna neusklajenost

Do kotnega premika pride, ko sta gredi pod kotom druga do druge. Njuni središčni črti se sekata na mestu spajanja, vendar nista v isti črti. To ustvari »režo« na mestu spajanja, ki je na eni strani širša kot na drugi.

3. Kombinirana neusklajenost

To je najpogostejši scenarij, kjer gredi hkrati trpijo zaradi vzporedne in kotne neporavnanosti.

Vibracijski podpis neusklajenosti

Neusklajenost ustvarja zelo izrazit vibracijski podpis, ki ga je mogoče prepoznati v FFT spektru:

• Primarni kazalnik (2x): Najpogostejši in klasičen znak nepravilne poravnave je visokoamplitudni vibracijski vrh točno pri 2x hitrost vrtenja (2. red)To je zato, ker sile, ki jih povzroča nepravilna poravnava, gredi in sklopko izpostavijo dvema upogibnima cikloma na obrat.
• Visoke aksialne vibracije: Neusklajenost pogosto povzroči močne vibracije v aksialni smeri (vzporedno z gredjo). Visok vrh 2x v aksialni smeri je zelo močan pokazatelj nepravilne poravnave.
• Drugi harmoniki (1x, 3x, 4x): Čeprav je 2x primarni indikator, lahko tudi neusklajenost vzbudi frekvenco hitrosti delovanja 1x. Huda neusklajenost, zlasti vzporedni zamik, lahko povzroči tudi višje harmonike, kot sta 3x in 4x.
• Frekvence, specifične za sklopko: Nekatere vrste sklopk lahko ob obrabi ali obremenitvi zaradi neporavnanosti povzročijo vibracije na svojih značilnih frekvencah.

Vibracijski spekter, ki prikazuje vrh 2x, ki je enak 50% ali več vrha 1x, zlasti če ga spremljajo visoke aksialne vibracije, je učbeniški primer neusklajenosti.

Pogosti vzroki za neusklajenost

Neusklajenost je lahko prisotna že od začetne namestitve ali pa se razvije sčasoma.

• Nepravilna namestitev: Najpogostejši vzrok je pomanjkanje natančne poravnave med začetno nastavitvijo stroja.
• Termična rast: Ko se stroji segrejejo od sobne temperature do delovne temperature, se njihovi sestavni deli razširijo. Motor lahko postane višji ali pa se ohišje črpalke razširi, kar poruši poravnavo gredi. Natančna poravnava mora upoštevati to toplotno rast.
• Napetost cevi: Sile zaradi nepravilno podprtih dovodnih ali izhodnih cevi lahko črpalko ali kompresor izvlečejo iz poravnave z njenim pogonom. To je zelo pogosta težava v procesni industriji.
• Težave s fundacijami: Šibka ali razpokana podlaga ali ohlapni sidrni vijaki lahko sčasoma povzročijo premikanje stroja.
• Mehka noga: Stanje, pri katerem ena od montažnih nog stroja ne leži ravno na osnovni plošči, zaradi česar se okvir stroja pri privijanju zvije ali deformira.

Zakaj je odpravljanje neusklajenosti ključnega pomena

Nepravilno poravnan stroj ima resne posledice:

• Okvara ležaja in tesnila: Visoke ciklične obremenitve gredi se prenašajo neposredno na ležaje in tesnila, kar povzroči njihovo prezgodnjo odpoved.
• Napaka sklopke: Sklopke so zasnovane tako, da prenesejo manjše neporavnanosti, prekomerna neporavnanost pa povzroči njihovo obrabo in hitro odpoved.
• Utrujenost gredi: Ponavljajoče se upogibanje gredi lahko povzroči utrujenostne razpoke in sčasoma odpoved gredi.
• Povečana poraba energije: Namesto da bi opravili koristno delo, se znatno število energije izgubi v obliki toplote in vibracij.

Natančna poravnava z uporabo orodij, kot so merilniki ali laserski sistemi za poravnavo, je temelj vsakega učinkovitega programa zanesljivosti in vzdrževanja.

← Nazaj na glavno kazalo