Vad är en sprucken rotor? Detektering och respons • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är en sprucken rotor? Detektering och respons • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är en sprucken rotor? Detektion och åtgärd

Publicerad av admin på

Förstå spruckna rotorer

Definition: Vad är en sprucken rotor?

A sprucken rotor är en rotor eller roterande axel som har utvecklat en utmattningsspricka – en spricka som sprider sig genom materialet från cyklisk spänning. Detta är i huvudsak detsamma som en axelspricka men betonar hela rotoraggregatet snarare än bara axelelementet. Spruckna rotorer är extremt farliga eftersom sprickan kan fortplanta sig från en liten, oupptäckbar defekt till ett fullständigt katastrofalt brott inom dagar eller veckor när den väl upptäckts genom vibration övervakning.

Den kännetecknande vibrationssignaturen hos en sprucken rotor är en framträdande 2× (andra harmonisk) komponent som växer allt eftersom sprickan fortplantar sig, vilket är ett resultat av variationen i axelstyvhet två gånger per varv när sprickan öppnas och stängs under rotation.

Hur sprickor uppstår i rotorer

Sprickinitieringsplatser

Sprickor börjar nästan alltid vid spänningskoncentrationer:

  • Kilspår: Skarpa hörn vid kilspårens ändar (vanligaste initieringsplatsen)
  • Diameterförändringar: Axlar, steg eller övergångar
  • Gängade sektioner: Trådrötter skapar spänningskoncentration
  • Hål och tvärborr: För oljekanaler eller montering
  • Presspassade kanter: Interferenspassningar skapar kvarvarande spänning
  • Svetsar: Värmepåverkade zoner och svetstångar
  • Korrosionsgropar: Ytdefekter från korrosion
  • Bearbetningsmärken: Verktygsmärken, särskilt om de är vinkelräta mot spänningen

Spricktillväxtprocess

  1. Mikrosprickbildning: Initieras vid stresskoncentration, vanligtvis < 1 mm
  2. Långsam förökning: Sprickan växer stegvis med varje spänningscykel (kan ta år)
  3. Acceleration: När sprickan växer ökar spänningsintensiteten och tillväxthastigheten accelererar
  4. Detekterbart stadium: Spricka 10-30% genom diametern, 2× vibration uppstår
  5. Kritisk storlek: Återstående material är otillräckligt för att bära laster
  6. Katastrofal fraktur: Plötsligt, fullständigt axelhaveri

Den karakteristiska 2X vibrationssignaturen

Varför sprickor producerar dubbel vibration

Mekanismen för andningssprickor:

  • Spricka stängd (kompression): När sprickområdet är i kompression (rotationens nedre del för horisontell axel), sprickytorna kommer i kontakt, axelns styvhet högre
  • Spricka öppen (spänning): När sprickan är spänd (rotationens övre del) öppnas sprickan, axelns styvhet minskar
  • Två gånger per varv: Styvheten ändras två gånger per varv (en gång när sprickan är orienterad uppåt, en gång när den är orienterad nedåt)
  • 2× Tvingande: Styvhetsvariation vid 2× frekvens skapar 2× vibrationsrespons
  • Amplitudtillväxt: Allt eftersom sprickan växer ökar styvhetsasymmetrin, amplituden ökar med 2 gånger

Vibrationsegenskaper

  • Primär indikator: 2×-komponenten framväxer och växer över tid
  • 1× Ändringar: 1× vibration kan också öka när sprickan skapar kvarvarande böjning
  • Högre övertoner: 3×, 4× kan uppstå när sprickan blir allvarlig
  • Fas Beteende: Fasvinklar kan ändras under uppstart/utrullning annorlunda än för obalans
  • Temperaturkänslighet: 2× amplituden kan variera med axeltemperaturen (påverkar spricköppningen)

Detektion och diagnos

Vibrationsövervakning

Trendande 2X/1X-förhållande

  • Övervakningsförhållande på 2× amplitud till 1× amplitud
  • Vanliga maskiner: 2×/1× < 0.2-0.3
  • Misstänkt spricka: 2×/1× > 0,5 och ökande
  • Bekräftad spricka: 2×/1× närmar sig eller överstiger 1,0
  • Nödläge: 2×/1× > 2.0, omedelbar avstängning rekommenderas

Transient testning

  • Bode-diagram under uppstart/utrullning
  • Sprucken rotor uppvisar ovanligt 2× beteende
  • Kan se två toppar vid hälften av varje kritisk hastighet
  • Fasförändringar skiljer sig från normal obalansrespons

Icke-förstörande undersökning

  • Magnetisk partikelinspektion (MPI): Upptäcker ytliga och ytnära sprickor
  • Färgpenetrerande medel: Visuell detektering av ytbrytande sprickor
  • Ultraljudsprovning (UT): Upptäcker inre sprickor
  • Virvelström: Detektering av ytsprickor utan kontakt
  • Röntgen: Intern sprickdetektering i kritiska komponenter

Nödinsatser

Vid upptäckt av misstänkt spricka

  1. Öka övervakningen: Från månadsvis till daglig eller kontinuerlig
  2. Minska driftssvårighetsgraden: Sänk hastigheten eller belastningen om möjligt
  3. Planera omedelbar inspektion: Boka NDT-undersökning så snart som möjligt
  4. Förbered dig för avstängning: Ha ersättningsaxel beställd, planera reparationsprocedurer
  5. Riskbedömning: Beräkna tid till potentiellt misslyckande baserat på tillväxttakt

Om sprickan bekräftas

  • Omedelbar avstängning: Om inte riskbedömningen visar säker fortsatt drift under en viss period
  • Ingen omstart: Tills axeln byts ut eller repareras
  • Axelbyte: Mest pålitliga lösningen
  • Analys av rotorssaker: Ta reda på varför sprickan utvecklades för att förhindra återfall

Förebyggande strategier

Design

  • Eliminera eller minimera stresskoncentrationer
  • Använd generösa kälradier (R > 0,1 × diameter)
  • Undvik kilspår när det är möjligt; använd presspassningar
  • Rätt materialval och värmebehandling
  • Ytbehandlingar (kulblästring, nitrering) för att förbättra utmattningsbeständigheten

Drift

  • Håll goda balanskvalitet (minimera cyklisk böjspänning)
  • Precision inriktning (minska böjmoment)
  • Undvik drift vid kritiska hastigheter
  • Förhindra överhastighetshändelser
  • Kontrollera termiska spänningar genom korrekt uppvärmning/nedkylning

Underhåll

  • Regelbunden vibrationsövervakning med 2× trendmätning
  • Periodisk NDT-inspektion (årligen eller per riskbedömning)
  • Förhindra korrosion (skyddar mot gropfrätning)
  • Bibehåll låg vibration (minskar cyklisk stress)

Spruckna rotorer representerar ett av de mest kritiska fellägena i roterande maskiner. Kombinationen av vibrationsövervakning (detektering av karakteristisk 2× signaturtillväxt) och regelbunden oförstörande undersökning ger ett viktigt skydd, vilket möjliggör detektering före katastrofala fel och möjliggör planerat axelbyte som förhindrar omfattande sekundära skador och säkerhetsrisker.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp