Шта је пукотина на вратилу? Детекција и дијагноза • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је пукотина на вратилу? Детекција и дијагноза • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је пукотина вратила? Детекција и дијагноза

Објавио admin на

Разумевање пукотина на вратилу код ротирајућих машина

Дефиниција: Шта је пукотина у вратилу?

A пукотина вратила је прелом или дисконтинуитет у ротирајућем вратилу који настаје услед замора, концентрације напона или дефеката материјала. Пукотине обично настају на површини и шире се ка унутра нормално на смер максималног затезног напона. Код ротирајућих машина, пукотине на вратилу су изузетно опасне јер могу напредовати од мале, неоткривене грешке до потпуног лома вратила за неколико сати или дана, што потенцијално може изазвати катастрофалан квар опреме.

Пукотине у вратилу стварају карактеристичне вибрација потписи, посебно карактеристична компонента 2× (два пута по обртају) која се појављује како се пукотина развија. Рано откривање кроз vibration analysis је кључно за спречавање потпуног отказа вратила и повезаних безбедносних опасности.

Уобичајени узроци пукотина на вратилу

1. Замор од цикличних напрезања

Најчешћи узрок, посебно код ротационих машина:

  • Замор од савијања: Ротирајућа осовина са неуједначеном крутошћу или оптерећењима ствара циклично напрезање савијања
  • Торзиони замор: Осцилирајући обртни момент у вратилима за пренос снаге
  • Замор од високог циклуса: Милиони циклуса напрезања се акумулирају током година рада
  • Концентрација стреса: Клинови, рупе, заобљења и геометријски дисконтинуитети концентришу напрезање

2. Услови рада

  • Прекомерно Неравнотежа: Високе центрифугалне силе стварају напрезање савијања
  • Неусклађеност: Моменти савијања услед неусклађености убрзавају замор
  • Резонантна операција: Ради на или близу критичне брзине ствара велике деформације
  • Преоптерећење: Рад ван пројектних граница
  • Термички стрес: Брзи циклуси загревања/хлађења или термички градијенти

3. Материјални и производни недостаци

  • Садржај материјала: Згура, шупљине или страни материјал у материјалу вратила
  • Неправилна термичка обрада: Недовољно каљење или отпуштање
  • Дефекти машинске обраде: Трагови алата, удубљења или огреботине које стварају појачиваче напрезања
  • Корозија у тачкастим огреботинама: Површинска корозија ствара места настанка пукотина
  • Брига: На спојевима за пресовање или жлебовима за кључ

4. Оперативни догађаји

  • Догађаји прекорачења брзине: Хитно или случајно прекорачење брзине ствара велика напрезања
  • Јаке трења: Контакт који генерише топлоту и локалну концентрацију напона
  • Ударно оптерећење: Изненадна оптерећења услед поремећаја процеса или механичких удара
  • Претходне поправке: Заваривање или машинска обрада уносе заостале напоне

Симптоми вибрација напуклог вратила

Карактеристична компонента 2×

Карактеристични вибрациони потпис напуклог вратила је истакнут 2× (други хармоник) компонента:

Зашто се развија 2× вибрација

  • Пукотина се отвара и затвара два пута по обртају док се вратило окреће
  • Када је пукотина у компресији (дно ротације), крутост је већа
  • Када је пукотина под напоном (врх ротације), пукотина се отвара, крутост је мања
  • Ова промена крутости два пута по обртају ствара двоструко присиљавање
  • 2× амплитуда се повећава како се пукотина шири и асиметрија крутости расте

Додатни индикатори вибрација

  • 1× Промене: Постепено повећање вибрација од 1× услед промене крутости и преосталог лука
  • Виши хармоници: 3×, 4× се могу појавити како се интензитет пукотине повећава
  • Фазни помаци: Фазни угао се мења током покретања/успоравања или при различитим брзинама
  • Понашање зависно од брзине: Вибрација се може мењати нелинеарно са брзином
  • Осетљивост на температуру: Вибрације могу бити у корелацији са термичким ширењем приликом отварања/затварања пукотине

Карактеристике покретања/обаљавања

  • 2× компонента показује необично понашање током прелазних процеса
  • Може показати два врха у Бодеов графикон (на 1/2 сваке критичне брзине)
  • Фазне промене 1× компоненте могу се разликовати од нормалног одзива неуравнотежености

Методе детекције

Праћење вибрација

Анализа трендова

  • Пратите однос 2X/1X током времена
  • Постепено повећање амплитуде од 2× је знак упозорења
  • Однос 2X/1X > 0,5 захтева истрагу
  • Сумњиве изненадне промене у обрасцу вибрација

Спектрална анализа

  • Редовно Брза претрага Фурта (БПФ) анализа која приказује хармонике
  • Упоредите тренутне са историјским основним спектрима
  • Пазите на појаву или раст 2× врха

Анализа транзијената

  • Парцеле водопада током покретања/успоравања са радом без гасова
  • Бодеови дијаграми који приказују амплитуду и фазу у односу на брзину
  • Необично понашање на пролазима са критичном брзином

Методе без вибрација

1. Магнетна инспекција честица (MPI)

  • Детекција површинских и приповршинских пукотина
  • Захтева приступачну површину вратила
  • Висока поузданост за откривање пукотина
  • Део рутинских инспекција одржавања

2. Ултразвучно испитивање (УТ)

  • Детекција унутрашњих и површинских пукотина
  • Може пронаћи пукотине пре него што произведу симптоме вибрација
  • Потребна је специјализована опрема и обучено особље
  • Препоручује се за критична вратила

3. Инспекција пенетрантом боје

  • Једноставна метода за откривање површинских пукотина
  • Потребно је чишћење и припрема површине
  • Корисно за приступачна подручја током прекида струје

4. Тестирање вртложним струјама

  • Бесконтактно откривање површинских пукотина
  • Добро за аутоматизовану инспекцију
  • Ефикасан на немагнетним и магнетним материјалима

Одговор и корективне мере

Непосредне акције по откривању

  1. Повећајте учесталост праћења: Од месечног до недељног или дневног
  2. Смањите озбиљност оперативних захтева: Смањите брзину или оптерећење ако је могуће
  3. Обустављање плана: Закажите поправку или замену што је пре могуће
  4. Извршите НДЕ: Потврдите присуство пукотине и процените њену озбиљност
  5. Процена ризика: Утврдите да ли је наставак рада безбедан

Дугорочна решења

  • Замена вратила: Најпоузданије решење за потврђене пукотине
  • Поправка (ограничени случајеви): Неке пукотине се могу уклонити машинском обрадом и заваривањем (потребна је стручна процена)
  • Анализа узрока: Утврдите зашто се пукотина појавила како бисте спречили њено поновно појављивање
  • Модификације дизајна: Решите концентрације напрезања, побољшајте избор материјала, модификујте услове рада

Стратегије превенције

Фаза пројектовања

  • Елиминишите оштре углове и концентрације напрезања
  • Користите великодушне радијусе заобљења при променама пречника
  • Наведите одговарајуће материјале за нивое напрезања и окружење
  • Извршите анализу напона методом коначних елемената
  • Применити површинске третмане (сачмарење, нитрирање) да би се побољшала отпорност на замор

Оперативна фаза

  • Одржавајте добро квалитет равнотеже да би се минимизирао циклични напон савијања
  • Обезбедите прецизно поравнање
  • Избегавајте рад на критичним брзинама
  • Спречите прекорачење брзине
  • Контролишите термичка напрезања правилним загревањем/хлађењем

Фаза одржавања

  • Редовне инспекције коришћењем одговарајућих NDE метода
  • Програми за праћење трендова вибрација за откривање раних симптома
  • Периодично балансирање ради минимизирања напрезања од замора
  • Спречавање корозије и одржавање премаза

Пукотине на вратилу представљају један од најозбиљнијих потенцијалних кварова код ротирајућих машина. Комбинација праћења вибрација (за откривање карактеристичних 2× потписа) и периодичног недеструктивног испитивања пружа најбољу стратегију за рано откривање пукотина, омогућавајући планирано одржавање пре него што дође до катастрофалног квара.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp