Mjukfot: Orsaker, diagnostik och korrigering

1. Definition och fysisk natur

Mjukfot är ett tillstånd där en eller flera maskinfötter inte har full kontakt med fundamentramen (underlagsplatta, bottenplatta) innan förankringsbultarna dras åt. När en sådan bult dras åt deformeras maskinhuset, lagerlägets geometri förvrängs och rotoraxeln avviker från sitt avsedda läge.

Fysiskt sett inträffar följande: åtdragningskraften från en bult på en fot med ofullständig kontakt skapar ett böjmoment i höljet. Denna deformation överförs till lagerstöden, vilket orsakar:

• Feljustering av rullningslagrens innerringar
• Ojämn lastfördelning i glidlager
• Vinkelfeljustering av kopplade maskinaxlar
• Dynamisk obalans på grund av rotorns utböjning

Som ett resultat ökar vibrationerna vid rotationsfrekvensen (1×), och i svåra fall även vid harmoniska multiplar.

2. Klassificering av mjukfot

Internationell praxis skiljer mellan fyra typer av mjukfot. Var och en kräver en annan metod för identifiering och korrigering.

3. Påverkan på maskinens vibrationstillstånd

Mjukfot har en komplex negativ effekt på maskinens skick över flera parametrar:

4. Diagnostiska metoder

4.1. Statisk detektering (avståndsmått och mätklockor)

Den vanligaste metoden vid planerat uppriktningsarbete.

1. Lossa alla maskinens fasthållningsbultar.
2. Sätt in ett bladmått mellan varje fot och ramen. Notera mellanrummen.
3. För varje fot med ett mellanrum som överstiger 0,05 mm, välj kalibrerade shims.
4. Dra åt alla bultar med en momentnyckel.
5. Upprepa mätningen med en mätklocka: montera basen på ramen, placera indikatorspetsen på foten och lossa bulten. Tillåten förskjutning är inte mer än 0,05 mm (50 µm).

4.2. Dynamisk detektering (lossning av bultar på en maskin i drift)

Denna metod detekterar mjuka fötter direkt under driftsförhållanden – vid temperatur, tryck och rörspänning.

1. Montera en vibrationssensor (accelerometer) på maskinhöljet nära stödet.
2. Ställ instrumentet i realtidsläge för övervakning av vibrationshastighet (RMS). En bärbar tvåkanalig vibrometer, t.ex. Balanset-1A kan användas, vilket möjliggör samtidig övervakning av vibrationsnivå och fasvinkel vid rotationsfrekvensen.
3. Lossa varje förankringsbult en i taget (till handdraget läge) och observera förändringen i RMS.
4. Dra omedelbart åt bulten igen efter kontroll och gå vidare till nästa.
5. Den bult vars lossning resulterar i en betydande minskning av vibrationerna indikerar mjukfot vid den positionen.

4.3. Korsfasanalys av vibrationer

Den mest informativa instrumentella metoden, som möjliggör identifiering av mjukfot utan att lossa fästelementen på utrustning i drift.

Nödvändig utrustning

• Tvåkanalig vibrationsanalysator med korsfasfunktion
• Två accelerometrar
• Fasreferenssensor (varvtalsgivare) och en reflekterande markör på rotorn

Den tvåkanaliga vibrometern Balanset-1A ger samtidig mätning av vibrationsamplitud vid 1× och fasvinkeln på två kanaler med ±2° noggrannhet, vilket gör den lämplig för korsfasanalys i fält. En fotoelektrisk fasreferenssensor (0–360° område) ingår som standardutrustning.

1. Montera accelerometrar på två maskinstöd i samma riktning (t.ex. vertikalt).
2. Fäst markören på rotorn och rikta varvräknarens sensor mot markören.
3. Utför korsfasmätningen: instrumentet bestämmer skillnaden i vibrationsfasvinkel mellan två punkter vid rotationsfrekvensen 1×.

Differentialdiagnostik

Fördelen med korsfasmetoden är att den fungerar under normal maskindrift och inte kräver att några fästelement lossas.

5. Rörinducerad mjukfot

Rörspänningar i pump- eller kompressorutrustning är en av de viktigaste – men oftast förbisedda – orsakerna till överdriven vibration och instabil uppriktning.

5.1. Uppkomstmekanism

Om rörledningar ansluts till en maskinfläns under spänning (utan fri passning) utövar röret en konstant kraft på maskinhöljet. Under driftstryck och temperatur ökar denna kraft på grund av termisk expansion. Röret "gungar" maskinen, vilket leder till:

• Periodiska förändringar i axeluppriktningen
• Ökad vibration vid 1× och 2× rotationsfrekvens
• För tidigt slitage av lager och mekaniska tätningar
• Instabila avläsningar vid försök till uppriktning

5.2. Kontroll av rörledningarnas skick

Före axeluppriktning är inspektion av flänsens vinkel och förskjutning obligatorisk.

1. Koppla bort rörledningen från maskinflänsen.
2. Mät avstånden mellan rörflänsen och maskinflänsen vid fyra punkter: klockan 12, 3, 6 och 9.
3. Bestäm vinkelavvikelsen (skillnaden i mellanrum vid motsatta punkter) och förskjutningen (parallell avvikelse mellan flänsarnas mittlinjer).

Toleranser

• Idealt värde för vinkelavvikelse och förskjutning: 0 mm
• Praktiskt möjligt med noggrann montering: 0,01–0,02 mm
• Värden som överstiger 0,05 mm kräver obligatorisk korrigering före uppriktning

5.3. Rörmontering

Målet är att uppnå en spänningsfri flänsförbindning utan att applicera externa krafter. Metoderna inkluderar:

• Justering av rörstöd och upphängningar
• Trimning eller förlängning av rörsektioner
• Användning av expansionsfogar
• Korrigering av mellanliggande stödpositioner

6. Krav på fotkontaktyta

Maskinfotens minsta kontaktyta med sulplattan (fundamentramen) måste vara minst 80% av fotens anliggningsyta.

När kontaktytan är mindre än 80%:

• Lasten är ojämnt fördelad, vilket skapar lokala spänningskoncentrationer
• Shims deformeras och får intryckningar i punktkontaktzoner
• Bultåtdragning ger inte stabil fixering — uppriktningen "driver" med tiden.
• Risken för utmattningsskador på foten eller sulplattan ökar

Inspektionsmetoder

• Visuell inspektion: kontaktmärken, oxidation, repor på fot- och ramytor
• Preussisk blå (markeringspasta): Applicera ett tunt lager på sulplattan, tryck ner foten, utvärdera kontaktmönstret
• Bladmåttssats: mät runt fotens omkrets med bulten lossad

Om kontakten visar sig vara mindre än 80% måste anliggningsytornas planhet återställas: skrapning, fräsning eller slipning av sulplattan och/eller fotens undersida.

7. Procedur för korrigering av mjukfot

Rekommenderad arbetssekvens vid mjuk fot:

8. Instrumentering

8.1. Verktyg för statisk diagnostik

• Kalibrerad bladmåttsats (från 0,02 mm)
• Mätklocka på magnetisk bas (gradering 0,01 mm)
• Linje
• Märkningspasta (Preussisk blå) för bedömning av kontaktyta
• Kalibrerad momentnyckel

8.2. Verktyg för dynamisk diagnostik

Detektering av dynamisk mjukfot och korsfasanalys kräver en bärbar vibrationsanalysator med samtidig tvåkanalsmätning och fasanalysfunktioner.

Den Balanset-1A (tillverkad av VibroMera) är en bärbar tvåkanalig vibrometer-balanserare lämplig för dessa uppgifter. Viktiga specifikationer relevanta för mjukfotsdiagnostik:

Balanset-1A:s tvåkanaliga arkitektur möjliggör samtidig mätning av vibrationsamplitud och fas vid två stöd, vilket är en förutsättning för korsfasdiagnostik av mjukfot. Efter korrigering av mjukfot används samma instrument för rotorbalansering i sina egna lager – i ett eller två korrigeringsplan – utan att utrustningen behöver demonteras.

9. Normativa referenser

• GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibration. Mätning och utvärdering av maskinvibrationer. Del 1. Allmänna riktlinjer.
• GOST R ISO 18436-2-2005 — Tillståndsövervakning och diagnostik av maskiner. Övervakning och diagnostik av vibrationer. Del 2. Krav för utbildning och certifiering av personal.
• ISO 1940-1:2003 — Mekanisk vibration. Balanseringskvalitetskrav för rotorer i konstant (stelt) tillstånd. Del 1: Specifikation och verifiering av balanstoleranser.
• ISO 10816 / ISO 20816 — En serie standarder för utvärdering av maskiners vibrationstillstånd.

10. Slutsats

Moderna bärbara vibrometrar med två kanaler, såsom Balanset-1A tillhandahåller en komplett diagnostikcykel – från detektering av mjukfot via korsfasanalys till efterföljande rotorbalansering på plats. Att använda instrumentella diagnostiska metoder istället för visuell inspektion ökar tillförlitligheten i feldetekteringen avsevärt och minskar driftsättningstiden.

Rekommenderat arbetsflöde för driftsättning

Att följa denna sekvens är grunden för tillförlitlig och långsiktig drift av roterande utrustning.