Шта је термички лук? Савијање вратила изазвано температуром • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је термички лук? Савијање вратила изазвано температуром • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је термички лук? Савијање вратила изазвано температуром

Објавио admin на

Разумевање термичког лука у ротирајућим машинама

Дефиниција: Шта је термални лук?

Термални лук (такође се назива врући лук, термичко савијање или температурно индуковани лук вратила) је привремена закривљеност која се развија у ротор вратило због неравномерне расподеле температуре по обиму вратила. Када је једна страна вратила топлија од супротне стране, термичко ширење узрокује да се врућа страна продужи, приморавајући вратило да се савије у закривљени облик са врућом страном на конвексној (спољашњој) страни кривине.

За разлику од трајних лук осовине Од механичких оштећења, термички лук је реверзибилан — нестаје када се врати осовина на равномерну температуру. Међутим, термички лук ствара значајне вибрација током периода загревања и хлађења и може изазвати трајна оштећења ако је озбиљно или се често понавља.

Физички механизам

Диференцијал термичког ширења

Физика која стоји иза термалног лука је једноставна:

  • Метал се шири када се загрева (коефицијент термичког ширења је обично 10-15 µm/m/°C за челик)
  • Ако је температура равномерна по обиму, ширење је симетрично (осовина се издужује, али остаје права)
  • Ако је једна страна топлија, та страна се шири више од хладне стране
  • Диференцијално ширење узрокује закривљеност
  • Величина лука пропорционална температурној разлици и дужини осовине

Типичне температурне разлике

  • Температурна разлика од 10-20°C по пречнику може створити мерљиви лук
  • Код великих турбина, разлика од 30-50°C може изазвати јаке вибрације
  • Ефекат се акумулира дуж дужине осовине — дуже осовине су подложније

Уобичајени узроци термалног лука

1. Услови покретања (најчешћи)

  • Асиметрично грејање: Врућа пара, гас или процесна течност додирују врх вратила док доњи део остаје хладнији
  • Зрачисто грејање: Топлота од врућих кућишта или цеви која загрева горњи део вратила
  • Трење лежаја: Један лежај који ради јаче од осталих загрева локални део вратила
  • Брзо покретање: Недовољно време загревања омогућава развој термалних градијената

2. Услови гашења (термички пад)

  • Вруће искључивање: Осовина престаје да се окреће док је још врућа
  • Гравитациони прогиб: Топлота се подиже, што узрокује брже хлађење врха хоризонталне осовине од дна
  • Термални лук за удубљење: Доња страна дуже остаје топлија, вратило се савија надоле
  • Критични период: Првих неколико сати након гашења

3. Оперативни узроци

  • Трљање ротора и статора: Трење од контакта ствара интензивно локално загревање
  • Неравномерно хлађење: Асиметрични проток хладног ваздуха или водени спреј
  • Соларно грејање: Спољна опрема са излагањем сунцу на једној страни
  • Поремећаји процеса: Нагле промене температуре радне течности

Симптоми и откривање

Карактеристике вибрација

Термални лук производи карактеристичне обрасце вибрација:

  • Учесталост: 1× брзина рада (синхрона вибрација)
  • Време: Високо током загревања, смањује се како се достиже термичка равнотежа
  • Фазне промене: Фазни угао може се померати како се лук развија и решава
  • Споро вибрирање котрљања: Високе вибрације чак и при веома малим брзинама (за разлику од неравнотежа)
  • Изглед: Слично неравнотежи, али зависи од температуре

Разликовање термалног лука од неравнотеже

Карактеристика Неравнотежа Термални лук
Учесталост 1× брзина трчања 1× брзина трчања
Осетљивост на температуру Релативно стабилно Високо током загревања/хлађења
Споро котрљање (50-200 о/мин) Веома ниска амплитуда Висока амплитуда
Фаза наспрам температуре Константно Мења се како се лук развија
Упорност Константно у сваком тренутку Привремено, нестаје у термичкој равнотежи
Одговор на балансирање Смањене вибрације Минимално или никакво побољшање

Дијагностички тестови

1. Тест вибрација спорог котрљања

  • Окрећите вратило брзином од 5-10% радне брзине
  • Мерење вибрација и истрчавање
  • Висока вибрација спорог котрљања указује на термички или механички лук, а не на неравнотежу

2. Праћење температуре

  • Пратите температуру вратила или лежајева током покретања
  • Измерите температуру на више места око обима лежаја
  • Повежите промене вибрација са температурним градијентима

3. Трендови вибрација стартапова

  • Прикажите амплитуду вибрација у односу на време током загревања
  • Термални лук: висок у почетку, смањује се како се приближава равнотежи
  • Неравнотежа: повећава се са брзином, независно од температуре

Стратегије превенције

Оперативне процедуре

1. Правилне процедуре загревања

  • Постепено повећање температуре: Дозволите да се осовина равномерно загреје
  • Продужено време загревања: Велике турбине могу захтевати 2-4 сата
  • Праћење температуре: Температуре лежајева и кућишта гусеница
  • Праћење вибрација: Пратите током загревања, одложите повећање брзине ако су вибрације високе

2. Руковање зупчаником за окретање

  • За велике турбине, користите окретни механизам (спора ротација, ~3-10 обртаја у минути) током загревања и хлађења.
  • Континуирана ротација спречава термички избој равномерном расподелом топлоте
  • Индустријски стандард за парне турбине > 50 MW
  • Може да користи окретни механизам 8-24 сата током хлађења

3. Поступци искључивања

  • Постепено хлађење: Полако смањите оптерећење и температуру пре искључивања
  • Продужени зупчаник за окретање: Наставите да се ротор окреће док се хлади
  • Избегавајте врућа гашења: Заустављања у хитним случајевима остављају вратило врућим и склоним савијању

Мере пројектовања

  • Термичка изолација: Изолујте кућишта да бисте одржали равномерну температуру
  • Грејни јакни: Спољни грејачи за равномерно претходно загревање
  • Дренажа: Спречите накупљање врућег кондензата на дну вратила
  • Вентилација: Обезбедите симетричан проток ваздуха за хлађење

Последице термалног лука

Тренутни ефекти

  • Висока вибрација: Може достићи 5-10 пута нормалних нивоа током загревања
  • Оптерећење лежаја: Асиметрични лук повећава оптерећење лежајева
  • Трљање печата: Деформација вратила може проузроковати контакт са заптивкама или непокретним деловима
  • Кашњења при покретању: Мора се сачекати да се вибрације смање пре повећања брзине

Дугорочна штета

  • Хабање лежајева: Понављајуће високе вибрације убрзавају пропадање лежајева
  • Оштећење печата: Понављано трљање уништава компоненте заптивача
  • Умор: Циклични напони савијања током сваког покретања доприносе замору
  • Трајни сет: Јак или поновљен термички лук може изазвати трајну пластичну деформацију

Корекција и ублажавање

За активни термални лук

  • Дозвољено време: Сачекајте термичку равнотежу пре повећања брзине
  • Споро котрљање: Полако окрећите да бисте равномерно распоредили топлоту ако је могуће
  • Не покушавајте да балансирате: Балансирање не може исправити термички избочину и биће неефикасно
  • Адреса Извор топлоте: Идентификујте и елиминишите асиметрично загревање

За термички прогиб (након гашења)

  • Окретни зупчаник: Држите ротор полако да се окреће током хлађења
  • Продужено време котрљања: Може бити потребно 12-24 сата рада окретног механизма
  • Праћење температуре: Наставити док се температура вратила не уједначи
  • Одложено поновно покретање: Ако се развио лук, сачекајте природно исправљање пре поновног покретања

Разматрања специфична за индустрију

Парне турбине

  • Најосетљивији на термички лук због високих температура и масивних ротора
  • Разрадити процедуре загревања и хлађења стандардне праксе
  • Обавезан је механизам за окретање за јединице > 50 MW
  • Може захтевати 2-4 сата загревања, 12-24 сата хлађења са окретним зупчаником

Гасне турбине

  • Бржи термички одзив због мање масе
  • Термички лук током покретања је ређи, али је и даље могућ
  • Грејање на страни сагоревања може створити асиметрије
  • Типично бржи циклуси загревања него код парних турбина

Велики електромотори и генератори

  • Термички лук од топлоте намотаја ротора или трења лежајева
  • Спољне инсталације подложне соларном грејању
  • Може захтевати окретање или загревање пре покретања

Праћење и алармирање

Кључни параметри праћења

  • Споро вибрирање котрљања: Мерење на малој брзини пре нормалног покретања
  • Температурна разлика лежаја: Упоредите температуре на врху и на дну
  • Вибрације у односу на температуру: График амплитуде вибрација у односу на температуру лежаја
  • Фазни угао: Праћење промена фазе које указују на развој лука

Критеријуми за аларм

  • Споро вибрирање котрљања > 2× основна линија активира аларм
  • Температурна разлика > 15-20°C указује на термички дисбаланс
  • Брзе фазне промене (> 30° за 10 минута) указују на развој лука
  • Вибрација се повећава током загревања, а не смањује

Напредне стратегије за покретање пословања

Контролисано убрзање

  1. Почетно споро котрљање: Проверите прихватљиве вибрације на 100-200 обртаја у минути
  2. Постепено убрзање: Повећајте на средње брзине (нпр. 30%, 50%, 70% нормалне брзине) са задржавањем
  3. Периоди термалног намакања: Одржавајте константну брзину 15-30 минута у свакој фази
  4. Верификација вибрација: У свакој фази, потврдите смањење вибрација пре него што наставите
  5. Праћење температуре: Обезбедите смањење термалних градијената током целог процеса

Аутоматизовани системи за покретање

Модерни системи управљања могу аутоматизовати управљање термичким луком:

  • Програмабилне секвенце загревања
  • Аутоматски периоди задржавања ако су прекорачена ограничења вибрација или температуре
  • Израчунавање магнитуде термалног лука у реалном времену на основу вибрација и температуре
  • Адаптивни профили брзине засновани на измереним условима

Однос према другим феноменима

Термални лук у односу на трајни лук

  • Термални лук: Привремено, нестаје у термичкој равнотежи
  • Трајни лук: Пластична деформација, остаје чак и када је хладна
  • Ризик: Јако понављано термално савијање може на крају проузроковати трајно стврдњавање

Термални лук и балансирање

  • Покушавајући да равнотежа током термалног лука је узалудно
  • Корекционе тежине израчунате за услове термичког лука биће погрешне када се постигне равнотежа
  • Увек омогућите термичку стабилизацију пре балансирања
  • Термални лук може прикрити право стање неравнотеже

Најбоље праксе превенције

За нове инсталације

  • Пројектовање симетричних система грејања и хлађења
  • Инсталирајте окретни механизам за опрему > 100 kW или > 2 метра дужине вратила
  • Обезбедите адекватну дренажу како бисте спречили накупљање вруће течности
  • Изолујте да бисте смањили пренос топлотног зрачења

За постојећу опрему

  • Развити и строго пратити писане процедуре загревања
  • Обучите оператере о ризицима и симптомима термалног лука
  • Инсталирајте праћење температуре на више локација
  • Користите праћење трендова вибрација током покретања да бисте идентификовали термалне проблеме
  • Документујте историјске податке ради оптимизације процедура

Праксе одржавања

  • Проверите рад окретног механизма пре сваког искључивања
  • Проверите калибрацију сензора температуре лежајева
  • Проверите дренажне системе да ли постоје блокаде
  • Проверите интегритет изолације
  • Проверите и елиминишите све изворе асиметричног загревања

Термички лук, иако привремен и реверзибилан, представља значајан оперативни изазов за велике ротирајуће машине. Разумевање његових узрока, препознавање његових симптома и спровођење одговарајућих процедура загревања и хлађења су неопходни за поуздан рад парних турбина, гасних турбина и друге ротирајуће опреме која ради на високим температурама.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp