ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Thermal Bow ในเครื่องจักรหมุน
คำจำกัดความ: Thermal Bow คืออะไร?
โบว์เทอร์มอล (เรียกอีกอย่างว่าคันธนูร้อน การดัดด้วยความร้อน หรือคันธนูเพลาที่เกิดจากอุณหภูมิ) คือความโค้งชั่วคราวที่เกิดขึ้นใน โรเตอร์ เพลาเนื่องจากการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงของเพลา เมื่อด้านหนึ่งของเพลาร้อนกว่าด้านตรงข้าม การขยายตัวเนื่องจากความร้อนจะทำให้ด้านที่ร้อนยาวขึ้น บังคับให้เพลาโค้งงอเป็นรูปโค้งโดยให้ด้านที่ร้อนอยู่ด้านนูน (ด้านนอก) ของส่วนโค้ง.
ต่างจากแบบถาวร คันธนูเพลา จากความเสียหายทางกล คันธนูความร้อนสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ โดยจะหายไปเมื่อเพลากลับสู่อุณหภูมิที่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม คันธนูความร้อนสร้างผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ การสั่นสะเทือน ในช่วงวอร์มอัพและคูลดาวน์ อาจทำให้เกิดความเสียหายถาวรได้หากรุนแรงหรือเกิดขึ้นซ้ำบ่อยครั้ง.
กลไกทางกายภาพ
ความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อน
หลักฟิสิกส์เบื้องหลังธนูเทอร์มอลนั้นตรงไปตรงมา:
- โลหะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน (ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนโดยทั่วไปอยู่ที่ 10-15 µm/m/°C สำหรับเหล็ก)
- หากอุณหภูมิสม่ำเสมอรอบเส้นรอบวง การขยายตัวจะสมมาตร (เพลาจะยาวขึ้นแต่ยังคงตรง)
- หากด้านหนึ่งร้อนกว่า ด้านนั้นจะขยายตัวมากกว่าด้านที่เย็นกว่า
- การขยายตัวที่แตกต่างกันทำให้เกิดความโค้ง
- ขนาดของคันธนูแปรผันตามความแตกต่างของอุณหภูมิและความยาวเพลา
ความแตกต่างของอุณหภูมิโดยทั่วไป
- ความแตกต่างของอุณหภูมิ 10-20°C ทั่วเส้นผ่านศูนย์กลางสามารถสร้างโค้งที่วัดได้
- ในกังหันขนาดใหญ่ ความแตกต่าง 30-50°C อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนรุนแรงได้
- ผลกระทบสะสมตามความยาวของเพลา—เพลาที่ยาวกว่าจะอ่อนไหวมากขึ้น
สาเหตุทั่วไปของอาการคันจากความร้อน
1. เงื่อนไขการเริ่มต้น (ที่พบบ่อยที่สุด)
- การให้ความร้อนแบบไม่สมมาตร: ไอน้ำร้อน แก๊ส หรือของเหลวในกระบวนการสัมผัสกันที่ด้านบนของเพลา ในขณะที่ด้านล่างยังคงเย็นกว่า
- ระบบทำความร้อนแบบแผ่รังสี: ความร้อนจากปลอกหรือท่อที่ร้อนทำให้ส่วนบนของเพลาร้อนขึ้น
- แรงเสียดทานของตลับลูกปืน: ตลับลูกปืนตัวหนึ่งทำงานร้อนกว่าตัวอื่น ทำให้ส่วนเพลาบริเวณนั้นร้อนขึ้น
- การเริ่มต้นอย่างรวดเร็ว: เวลาอุ่นเครื่องที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการไล่ระดับความร้อน
2. สภาวะการปิดเครื่อง (Thermal Sag)
- ปิดเครื่องร้อน: เพลาหยุดหมุนขณะที่ยังร้อนอยู่
- แรงโน้มถ่วง: ความร้อนเพิ่มขึ้นทำให้เพลาแนวนอนด้านบนเย็นลงเร็วกว่าเพลาด้านล่าง
- เทอร์มอลแซ็กโบว์: ด้านล่างร้อนนานกว่า เพลาโค้งลง
- ช่วงวิกฤต: ไม่กี่ชั่วโมงแรกหลังจากปิดระบบ
3. สาเหตุการดำเนินงาน
- การถูโรเตอร์-สเตเตอร์: แรงเสียดทานจากการสัมผัสทำให้เกิดความร้อนในพื้นที่รุนแรง
- การระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ: การไหลของอากาศเย็นแบบไม่สมมาตรหรือละอองน้ำ
- ระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์: อุปกรณ์กลางแจ้งที่มีแสงแดดส่องถึงด้านหนึ่ง
- กระบวนการผิดพลาด: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิฉับพลันในของเหลวทำงาน
อาการและการตรวจพบ
ลักษณะการสั่นสะเทือน
โบว์เทอร์มอลสร้างรูปแบบการสั่นสะเทือนที่เป็นเอกลักษณ์:
- ความถี่: ความเร็วในการทำงาน 1 เท่า (การสั่นสะเทือนแบบซิงโครนัส)
- เวลา: สูงในระหว่างการอุ่นเครื่อง ลดลงเมื่อถึงสมดุลความร้อน
- การเปลี่ยนแปลงเฟส: มุมเฟส อาจเปลี่ยนแปลงไปตามการพัฒนาและแก้ไขของธนู
- การสั่นสะเทือนแบบช้า: การสั่นสะเทือนสูงแม้ที่ความเร็วต่ำมาก (ไม่เหมือน ความไม่สมดุล)
- รูปร่าง: คล้ายกับความไม่สมดุลแต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
การแยกความแตกต่างระหว่างความร้อนและความไม่สมดุล
| ลักษณะเฉพาะ | ความไม่สมดุล | โบว์เทอร์มอล |
|---|---|---|
| ความถี่ | ความเร็วในการวิ่ง 1× | ความเร็วในการวิ่ง 1× |
| ความไวต่ออุณหภูมิ | ค่อนข้างเสถียร | สูงในช่วงวอร์มอัพ/คูลดาวน์ |
| โรลช้า (50-200 รอบต่อนาที) | แอมพลิจูดต่ำมาก | แอมพลิจูดสูง |
| เฟสเทียบกับอุณหภูมิ | คงที่ | การเปลี่ยนแปลงตามการพัฒนาของธนู |
| ความคงอยู่ | สม่ำเสมอตลอดเวลา | ชั่วคราว แก้ที่สมดุลความร้อน |
| ตอบสนองต่อการปรับสมดุล | ลดการสั่นสะเทือน | การปรับปรุงเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย |
การทดสอบวินิจฉัย
1. การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบ Slow Roll
- หมุนเพลาที่ความเร็วการทำงาน 5-10%
- วัดการสั่นสะเทือนและ การหมดแรง
- การสั่นสะเทือนแบบช้าสูงบ่งชี้ถึงความร้อนหรือโค้งงอทางกล ไม่ใช่ความไม่สมดุล
2. การตรวจวัดอุณหภูมิ
- ตรวจสอบอุณหภูมิเพลาหรือลูกปืนระหว่างการสตาร์ท
- วัดอุณหภูมิที่หลายตำแหน่งรอบเส้นรอบวงของตลับลูกปืน
- เชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงการสั่นสะเทือนกับการไล่ระดับอุณหภูมิ
3. กระแสแรงสั่นสะเทือนจากการเริ่มต้นธุรกิจ
- พล็อตแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเทียบกับเวลาในระหว่างการวอร์มอัพ
- ความร้อนโค้ง: สูงในช่วงแรก ลดลงเมื่อเข้าใกล้จุดสมดุล
- ความไม่สมดุล: เพิ่มขึ้นตามความเร็ว ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ
กลยุทธ์การป้องกัน
ขั้นตอนการปฏิบัติงาน
1. ขั้นตอนการวอร์มอัพที่ถูกต้อง
- การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอย่างค่อยเป็นค่อยไป: ให้เพลาได้รับความร้อนสม่ำเสมอ
- เวลาอุ่นเครื่องขยายเวลา: กังหันลมขนาดใหญ่จะต้องใช้เวลา 2-4 ชั่วโมง
- การตรวจวัดอุณหภูมิ: อุณหภูมิของตลับลูกปืนและปลอกหุ้มราง
- การตรวจสอบการสั่นสะเทือน: ตรวจสอบระหว่างการอุ่นเครื่อง ความเร็วในการหน่วงเวลาจะเพิ่มขึ้นหากการสั่นสะเทือนสูง
2. การทำงานของเฟืองหมุน
- สำหรับกังหันขนาดใหญ่ ให้ใช้งานเฟืองหมุน (หมุนช้า ~3-10 รอบต่อนาที) ในระหว่างการอุ่นเครื่องและการเย็นลง
- การหมุนอย่างต่อเนื่องช่วยป้องกันความร้อนโดยการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอ
- มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับกังหันไอน้ำ > 50 MW
- สามารถใช้งานเฟืองหมุนได้ 8-24 ชั่วโมงระหว่างช่วงพักเครื่อง
3. ขั้นตอนการปิดระบบ
- คูลดาวน์แบบค่อยเป็นค่อยไป: ลดภาระและอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ ก่อนปิดเครื่อง
- เกียร์หมุนขยาย: ให้โรเตอร์หมุนต่อไปขณะที่เย็นลง
- หลีกเลี่ยงการปิดเครื่องร้อน: การหยุดฉุกเฉินทำให้เพลาร้อนและมีแนวโน้มที่จะหย่อนลง
มาตรการการออกแบบ
- ฉนวนกันความร้อน: หุ้มฉนวนเพื่อรักษาอุณหภูมิให้สม่ำเสมอ
- เสื้อแจ็คเก็ตให้ความร้อน: เครื่องทำความร้อนภายนอกสำหรับการอุ่นล่วงหน้าอย่างสม่ำเสมอ
- การระบายน้ำ: ป้องกันการสะสมของคอนเดนเสทร้อนที่ด้านล่างของเพลา
- การระบายอากาศ: ให้แน่ใจว่าการไหลเวียนของอากาศเย็นมีความสมมาตร
ผลที่ตามมาของความร้อนโค้ง
ผลกระทบทันที
- การสั่นสะเทือนสูง: สามารถเข้าถึงระดับปกติได้ 5-10 เท่าในระหว่างการวอร์มอัพ
- การรับน้ำหนักแบริ่ง: ธนูที่ไม่สมมาตรจะเพิ่มภาระในการรับน้ำหนัก
- การถูซีล: การเบี่ยงเบนของเพลาอาจทำให้เกิดการสัมผัสกับซีลหรือชิ้นส่วนที่อยู่นิ่ง
- ความล่าช้าในการเริ่มต้น: ต้องรอให้การสั่นสะเทือนลดลงก่อนจึงจะเพิ่มความเร็วได้
ความเสียหายระยะยาว
- การสึกหรอของตลับลูกปืน: การสั่นสะเทือนสูงซ้ำๆ กันทำให้ตลับลูกปืนเสื่อมสภาพเร็วขึ้น
- ความเสียหายของซีล: การขัดถูซ้ำๆ ทำลายส่วนประกอบของซีล
- ความเหนื่อยล้า: แรงดัดแบบวนซ้ำในแต่ละครั้งที่สตาร์ทเครื่องทำให้เกิดความเมื่อยล้า
- ชุดถาวร: การโค้งงอเนื่องจากความร้อนที่รุนแรงหรือเกิดขึ้นซ้ำๆ อาจทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกถาวรได้
การแก้ไขและบรรเทา
สำหรับโบว์เทอร์มอลแอคทีฟ
- อนุญาตเวลา: รอให้เกิดสมดุลทางความร้อนก่อนจึงจะเพิ่มความเร็วได้
- ช้ากลิ้ง: หมุนช้าๆ เพื่อกระจายความร้อนถ้าเป็นไปได้
- อย่าพยายามสร้างสมดุล: การปรับสมดุลไม่สามารถแก้ไขความร้อนได้และจะไม่มีประสิทธิภาพ
- ที่อยู่แหล่งความร้อน: ระบุและกำจัดความร้อนที่ไม่สมมาตร
สำหรับ Thermal Sag Bow (หลังปิดเครื่อง)
- เกียร์หมุน: ให้โรเตอร์หมุนช้าๆ ระหว่างช่วงพัก
- ระยะเวลาขยายม้วน: อาจต้องใช้เวลาทำงานของเฟืองหมุน 12-24 ชั่วโมง
- การตรวจวัดอุณหภูมิ: ดำเนินการต่อไปจนกระทั่งอุณหภูมิเพลาสม่ำเสมอ
- การรีสตาร์ทแบบล่าช้า: หากคันธนูได้รับการพัฒนาแล้ว ให้รอจนกว่าจะยืดตรงตามธรรมชาติก่อนเริ่มใหม่
ข้อควรพิจารณาเฉพาะอุตสาหกรรม
กังหันไอน้ำ
- อ่อนไหวต่อความร้อนสูงเนื่องจากอุณหภูมิสูงและโรเตอร์ขนาดใหญ่
- ขั้นตอนการวอร์มอัพและคูลดาวน์อย่างละเอียดเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน
- เกียร์หมุนบังคับสำหรับหน่วย > 50 MW
- อาจต้องใช้เวลาอุ่นเครื่อง 2-4 ชั่วโมง และพักเครื่อง 12-24 ชั่วโมงพร้อมเกียร์หมุน
กังหันก๊าซ
- ตอบสนองความร้อนได้เร็วขึ้นเนื่องจากมวลที่เล็กกว่า
- อาการโบว์ความร้อนระหว่างสตาร์ทเครื่องเกิดขึ้นน้อยลงแต่ก็ยังเป็นไปได้
- การให้ความร้อนด้านการเผาไหม้สามารถสร้างความไม่สมดุลได้
- โดยทั่วไปรอบการอุ่นเครื่องจะเร็วกว่ากังหันไอน้ำ
มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่
- ความร้อนที่เกิดจากขดลวดโรเตอร์หรือแรงเสียดทานของตลับลูกปืน
- การติดตั้งภายนอกอาคารโดยใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์
- อาจต้องมีการกลึงหรือให้ความร้อนก่อนเริ่มการทำงาน
การตรวจสอบและแจ้งเตือน
พารามิเตอร์การตรวจสอบที่สำคัญ
- การสั่นสะเทือนแบบช้า: วัดด้วยความเร็วต่ำก่อนเริ่มใช้งานปกติ
- ความแตกต่างของอุณหภูมิแบริ่ง: เปรียบเทียบอุณหภูมิที่ด้านบนกับด้านล่าง
- การสั่นสะเทือนเทียบกับอุณหภูมิ: พล็อตแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเทียบกับอุณหภูมิตลับลูกปืน
- มุมเฟส: การเปลี่ยนแปลงเฟสของแทร็กบ่งชี้ถึงการพัฒนาคันธนู
เกณฑ์การเตือนภัย
- การสั่นสะเทือนแบบช้า > 2× ฐานทำให้เกิดสัญญาณเตือน
- ความแตกต่างของอุณหภูมิ > 15-20°C บ่งชี้ความไม่สมดุลของความร้อน
- การเปลี่ยนแปลงเฟสอย่างรวดเร็ว (> 30° ใน 10 นาที) ชี้ให้เห็นถึงการพัฒนาธนู
- การสั่นสะเทือนจะเพิ่มขึ้นระหว่างการวอร์มอัพแทนที่จะลดลง
กลยุทธ์การเริ่มต้นขั้นสูง
การเร่งความเร็วแบบควบคุม
- การหมุนช้าเบื้องต้น: ตรวจสอบการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้ที่ 100-200 รอบต่อนาที
- การเร่งความเร็วแบบขั้นบันได: เพิ่มความเร็วเป็นระดับกลาง (เช่น 30%, 50%, 70% ของความเร็วปกติ) ด้วยการยึด
- ระยะเวลาแช่ตัวด้วยความร้อน: รักษาความเร็วคงที่เป็นเวลา 15-30 นาทีในแต่ละขั้นตอน
- การตรวจสอบการสั่นสะเทือน: ในแต่ละขั้นตอน ให้ยืนยันว่าการสั่นสะเทือนลดลงก่อนดำเนินการต่อ
- การตรวจวัดอุณหภูมิ: ให้แน่ใจว่าการไล่ระดับความร้อนลดลงตลอดกระบวนการ
ระบบสตาร์ทอัตโนมัติ
ระบบควบคุมสมัยใหม่สามารถทำให้การจัดการคันธนูความร้อนเป็นแบบอัตโนมัติได้:
- ลำดับการวอร์มอัพที่สามารถตั้งโปรแกรมได้
- ระยะเวลาการยึดอัตโนมัติหากการสั่นสะเทือนหรืออุณหภูมิเกินขีดจำกัด
- การคำนวณขนาดโค้งความร้อนแบบเรียลไทม์จากการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิ
- โปรไฟล์ความเร็วแบบปรับได้ตามเงื่อนไขที่วัดได้
ความสัมพันธ์กับปรากฏการณ์อื่น ๆ
ธนูแบบเทอร์มอล เทียบกับ ธนูแบบถาวร
- โบว์เทอร์มอล: ชั่วคราว หายไปเมื่ออยู่ในภาวะสมดุลความร้อน
- ธนูถาวร: การเสียรูปพลาสติกยังคงอยู่แม้เมื่อเย็น
- เสี่ยง: การโค้งงอของความร้อนซ้ำๆ อย่างรุนแรงอาจทำให้เกิดการเซ็ตตัวถาวรในที่สุด
ธนูความร้อนและการปรับสมดุล
- พยายามที่จะ สมดุล ระหว่างโค้งคำนับความร้อนก็ไร้ประโยชน์
- น้ำหนักการแก้ไขที่คำนวณสำหรับสภาพโค้งความร้อนจะผิดพลาดเมื่อถึงจุดสมดุล
- ควรปล่อยให้อุณหภูมิคงที่ก่อนทำการปรับสมดุลเสมอ
- โบว์เทอร์มอลสามารถปกปิดสภาวะที่ไม่สมดุลได้
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการป้องกัน
สำหรับการติดตั้งใหม่
- ออกแบบระบบทำความร้อนและทำความเย็นแบบสมมาตร
- ติดตั้งเฟืองกลึงสำหรับอุปกรณ์ > 100 กิโลวัตต์ หรือ ความยาวเพลา > 2 เมตร
- จัดให้มีการระบายน้ำที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการสะสมของของเหลวร้อน
- ฉนวนกันความร้อนเพื่อลดการถ่ายเทความร้อนจากรังสี
สำหรับอุปกรณ์ที่มีอยู่
- พัฒนาและปฏิบัติตามขั้นตอนการวอร์มอัพที่เป็นลายลักษณ์อักษรอย่างเคร่งครัด
- ผู้ควบคุมรถไฟเกี่ยวกับความเสี่ยงและอาการของหัวเรือความร้อน
- ติดตั้งระบบตรวจวัดอุณหภูมิในหลายจุด
- ใช้แนวโน้มการสั่นสะเทือนระหว่างการเริ่มต้นเพื่อระบุปัญหาความร้อน
- บันทึกข้อมูลประวัติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนต่างๆ
แนวทางปฏิบัติในการบำรุงรักษา
- ตรวจสอบการทำงานของเกียร์หมุนก่อนปิดเครื่องทุกครั้ง
- ตรวจสอบการสอบเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิตลับลูกปืน
- ตรวจสอบระบบระบายน้ำเพื่อหาการอุดตัน
- ตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวน
- ตรวจสอบและกำจัดแหล่งความร้อนที่ไม่สมมาตร
เทอร์มอลโบว์ แม้จะเป็นเพียงปัญหาชั่วคราวและย้อนกลับได้ แต่ก็ถือเป็นความท้าทายสำคัญในการปฏิบัติงานสำหรับเครื่องจักรหมุนขนาดใหญ่ การทำความเข้าใจสาเหตุ การรับรู้ถึงอาการ และการปฏิบัติตามขั้นตอนการอุ่นเครื่องและระบายความร้อนอย่างเหมาะสม ถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของกังหันไอน้ำ กังหันก๊าซ และอุปกรณ์หมุนอุณหภูมิสูงอื่นๆ.
Categories: คำศัพท์การวินิจฉัยการสั่นสะเทือน
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 