ทำความเข้าใจเกี่ยวกับรอยแตกร้าวของเพลาในเครื่องจักรหมุน

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: รอยแตกร้าวของเพลาคืออะไร?

ก รอยแตกของเพลา คือ รอยแตกหรือความไม่ต่อเนื่องในเพลาหมุนที่เกิดจากความล้า ความเครียดสะสม หรือความบกพร่องของวัสดุ โดยทั่วไปรอยแตกจะเริ่มจากพื้นผิวและแพร่กระจายเข้าด้านในในแนวตั้งฉากกับทิศทางของแรงดึงสูงสุด ในเครื่องจักรหมุน รอยแตกของเพลาเป็นอันตรายอย่างยิ่ง เนื่องจากอาจลุกลามจากข้อบกพร่องเล็กๆ ที่มองไม่เห็น ไปจนถึงการแตกหักของเพลาอย่างสมบูรณ์ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือไม่กี่วัน ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์ได้.

รอยแตกของเพลาทำให้เกิดลักษณะเฉพาะ การสั่นสะเทือน ลายเซ็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบ 2× (สองครั้งต่อการหมุน) ที่เป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งปรากฏขึ้นเมื่อรอยแตกพัฒนาขึ้น การตรวจจับแต่เนิ่นๆ ผ่าน vibration analysis ถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันความล้มเหลวของเพลาโดยสมบูรณ์และอันตรายด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง.

สาเหตุทั่วไปของรอยแตกร้าวของเพลา

1. ความเหนื่อยล้าจากความเครียดแบบวนซ้ำ

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด โดยเฉพาะในเครื่องจักรที่มีการหมุน:

• ความเมื่อยล้าจากการดัดงอ: เพลาหมุนที่มีความแข็งหรือภาระไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดแรงดัดแบบวนซ้ำ
• ความเมื่อยล้าจากการบิดตัว: แรงบิดแกว่งในเพลาส่งกำลัง
• ความเหนื่อยล้าจากรอบสูง: วงจรความเครียดนับล้านสะสมตลอดหลายปีของการดำเนินงาน
• ความเข้มข้นของความเครียด: ร่องลิ่ม รู รอยเชื่อม และความไม่ต่อเนื่องทางเรขาคณิตทำให้เกิดแรงเครียด

2. เงื่อนไขการใช้งาน

• มากเกินไป ความไม่สมดุล: แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสูงทำให้เกิดแรงดัด
• การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง: โมเมนต์ดัดจากการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องจะเร่งความเมื่อยล้า
• การดำเนินการเรโซแนนซ์: การดำเนินงานที่หรือใกล้ ความเร็ววิกฤต สร้างการเบี่ยงเบนสูง
• โอเวอร์โหลด: การทำงานเกินขีดจำกัดการออกแบบ
• ความเครียดจากความร้อน: วงจรการทำความร้อน/ความเย็นอย่างรวดเร็วหรือการไล่ระดับความร้อน

3. ข้อบกพร่องด้านวัสดุและการผลิต

• สิ่งที่รวมวัสดุ: ตะกรัน ช่องว่าง หรือวัสดุแปลกปลอมในวัสดุเพลา
• การอบด้วยความร้อนที่ไม่เหมาะสม: การชุบแข็งหรือการอบคืนตัวที่ไม่เพียงพอ
• ข้อบกพร่องของเครื่องจักร: รอยเครื่องมือ รอยบุบ หรือรอยขีดข่วนทำให้เกิดความเครียด
• การกัดกร่อนแบบหลุม: การกัดกร่อนพื้นผิวทำให้เกิดจุดเริ่มต้นของรอยแตกร้าว
• ความกังวล: ที่อินเทอร์เฟซแบบกดพอดีหรือคีย์เวย์

4. กิจกรรมปฏิบัติการ

• เหตุการณ์เกินความเร็ว: การขับรถเร็วเกินกำหนดโดยฉุกเฉินหรือโดยบังเอิญทำให้เกิดความเครียดสูง
• อาการเสียดสีรุนแรง: การสัมผัสทำให้เกิดความร้อนและความเข้มข้นของความเครียดในพื้นที่
• การรับแรงกระแทก: โหลดกะทันหันจากความผิดพลาดของกระบวนการหรือแรงกระแทกทางกลไก
• การซ่อมแซมครั้งก่อน: การเชื่อมหรือการกลึงที่ทำให้เกิดความเค้นตกค้าง

อาการสั่นสะเทือนของเพลาแตกร้าว

ส่วนประกอบลักษณะ 2×

ลายเซ็นการสั่นสะเทือนอันเป็นเอกลักษณ์ของเพลาที่แตกร้าวนั้นโดดเด่น 2× (ฮาร์มอนิกที่สอง) ส่วนประกอบ:

เหตุใดจึงเกิดการสั่นสะเทือน 2 เท่า

• รอยแตกจะเปิดและปิดสองครั้งต่อการหมุนรอบขณะที่เพลาหมุน
• เมื่อรอยแตกอยู่ในสภาวะอัด (จุดต่ำสุดของการหมุน) ความแข็งจะสูงขึ้น
• เมื่อรอยแตกร้าวอยู่ในสภาวะตึง (จุดสูงสุดของการหมุน) รอยแตกร้าวจะเปิดออก ความแข็งจะลดลง
• การเปลี่ยนแปลงความแข็งสองครั้งต่อรอบนี้สร้างแรงบังคับ 2 เท่า
• แอมพลิจูดเพิ่มขึ้น 2 เท่าเมื่อรอยแตกขยายใหญ่ขึ้นและความแข็งไม่สมมาตรเพิ่มขึ้น

ตัวบ่งชี้การสั่นสะเทือนเพิ่มเติม

• 1× การเปลี่ยนแปลง: ค่อยๆ เพิ่มการสั่นสะเทือน 1 เท่าจากความแข็งที่เปลี่ยนไปและส่วนโค้งที่เหลือ
• ฮาร์โมนิกส์ระดับสูง: 3×, 4× อาจปรากฏขึ้นเมื่อความรุนแรงของรอยแตกเพิ่มขึ้น
• การเลื่อนเฟส: การเปลี่ยนแปลงมุมเฟสระหว่างการเริ่มต้น/การลงจอดหรือที่ความเร็วที่แตกต่างกัน
• พฤติกรรมที่ขึ้นอยู่กับความเร็ว: การสั่นสะเทือนอาจเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้นตามความเร็ว
• ความไวต่ออุณหภูมิ: การสั่นสะเทือนอาจสัมพันธ์กับการเปิด/ปิดรอยแตกที่เกิดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

ลักษณะการเริ่มต้น/การลงจอด

• ส่วนประกอบ 2× แสดงพฤติกรรมที่ผิดปกติในระหว่างช่วงชั่วคราว
• อาจแสดงจุดสูงสุดสองจุดใน พล็อตโบด (ที่ 1/2 ของความเร็ววิกฤตแต่ละอัน)
• การเปลี่ยนแปลงเฟสของส่วนประกอบ 1× อาจแตกต่างจากการตอบสนองความไม่สมดุลปกติ

วิธีการตรวจจับ

การตรวจสอบการสั่นสะเทือน

การวิเคราะห์แนวโน้ม

• ตรวจสอบอัตราส่วน 2X/1X ในช่วงเวลาหนึ่ง
• การเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของแอมพลิจูด 2 เท่าเป็นสัญญาณเตือน
• อัตราส่วน 2X/1X > การสอบสวนใบสำคัญแสดงสิทธิ 0.5
• การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการสั่นสะเทือนอย่างกะทันหันที่น่าสงสัย

การวิเคราะห์สเปกตรัม

• ปกติ เอฟเอฟที การวิเคราะห์แสดงฮาร์โมนิกส์
• เปรียบเทียบสเปกตรัมปัจจุบันกับสเปกตรัมพื้นฐานทางประวัติศาสตร์
• ระวังการเกิดหรือเติบโตของจุดสูงสุด 2 เท่า

การวิเคราะห์ชั่วคราว

• แปลงน้ำตก ระหว่างการเริ่มต้น/การล่องเรือ
• กราฟโบดแสดงแอมพลิจูดและเฟสเทียบกับความเร็ว
• พฤติกรรมผิดปกติที่ความเร็ววิกฤต

วิธีการที่ไม่สั่นสะเทือน

1. การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI)

• ตรวจจับรอยแตกร้าวบนพื้นผิวและใกล้พื้นผิว
• ต้องมีพื้นผิวเพลาที่สามารถเข้าถึงได้
• ความน่าเชื่อถือสูงสำหรับการตรวจจับรอยแตกร้าว
• ส่วนหนึ่งของการตรวจสอบการบำรุงรักษาตามปกติ

2. การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT)

• ตรวจจับรอยแตกร้าวภายในและพื้นผิว
• สามารถตรวจพบรอยแตกร้าวได้ก่อนที่จะเกิดอาการสั่นสะเทือน
• ต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทางและบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรม
• แนะนำสำหรับเพลาวิกฤต

3. การตรวจสอบสารแทรกซึมสี

• วิธีง่ายๆ ในการตรวจจับรอยแตกร้าวบนพื้นผิว
• ต้องทำความสะอาดและเตรียมพื้นผิว
• มีประโยชน์สำหรับพื้นที่ที่สามารถเข้าถึงได้ระหว่างไฟฟ้าดับ

4. การทดสอบกระแสวน

• การตรวจจับรอยแตกร้าวบนพื้นผิวแบบไม่สัมผัส
• เหมาะสำหรับการตรวจสอบอัตโนมัติ
• มีประสิทธิภาพกับวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กและวัสดุแม่เหล็ก

การตอบสนองและการดำเนินการแก้ไข

การดำเนินการทันทีเมื่อตรวจพบ

1. เพิ่มความถี่ในการตรวจสอบ: จากรายเดือนเป็นรายสัปดาห์หรือรายวัน
2. ลดความรุนแรงในการดำเนินงาน: ลดความเร็วหรือโหลดหากเป็นไปได้
3. แผนการปิดระบบ: กำหนดเวลาซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่โดยเร็วที่สุดเมื่อมีโอกาสปลอดภัย
4. ดำเนินการ NDE: ยืนยันการมีอยู่ของรอยแตกและประเมินความรุนแรง
5. การประเมินความเสี่ยง: ตรวจสอบว่าการดำเนินการต่อเนื่องมีความปลอดภัยหรือไม่

แนวทางแก้ไขในระยะยาว

• การเปลี่ยนเพลา: โซลูชันที่เชื่อถือได้ที่สุดสำหรับรอยแตกที่ได้รับการยืนยัน
• การซ่อมแซม (กรณีจำกัด): รอยแตกร้าวบางส่วนสามารถขจัดออกได้โดยการกลึงและเชื่อม (ต้องได้รับการประเมินจากผู้เชี่ยวชาญ)
• การวิเคราะห์สาเหตุหลัก: ระบุสาเหตุที่ทำให้เกิดรอยร้าวเพื่อป้องกันการเกิดซ้ำ
• การปรับเปลี่ยนการออกแบบ: จัดการกับความเข้มข้นของความเครียด ปรับปรุงการเลือกใช้วัสดุ ปรับเปลี่ยนเงื่อนไขการทำงาน

กลยุทธ์การป้องกัน

ระยะการออกแบบ

• กำจัดมุมแหลมและความเครียดที่เข้มข้น
• ใช้รัศมีการโค้งมนที่กว้างขวางเมื่อเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลาง
• ระบุวัสดุที่เหมาะสมกับระดับความเครียดและสภาพแวดล้อม
• ดำเนินการวิเคราะห์ความเค้นขององค์ประกอบจำกัด
• ใช้การเคลือบพื้นผิว (การขัดผิวด้วยช็อตพีนนิ่ง การไนไตรดิ้ง) เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อความล้า

ระยะปฏิบัติการ

• รักษาความดีไว้ คุณภาพสมดุล เพื่อลดแรงดัดแบบวนซ้ำให้เหลือน้อยที่สุด
• รับรองการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ
• หลีกเลี่ยงการทำงานที่ความเร็ววิกฤต
• ป้องกันเหตุการณ์ความเร็วเกินกำหนด
• ควบคุมความเครียดจากความร้อนด้วยการวอร์มอัพ/คูลดาวน์อย่างเหมาะสม

ระยะการบำรุงรักษา

• การตรวจสอบเป็นประจำโดยใช้วิธี NDE ที่เหมาะสม
• โปรแกรมติดตามแนวโน้มการสั่นสะเทือนเพื่อตรวจจับอาการเบื้องต้น
• การปรับสมดุลเป็นระยะเพื่อลดความเครียดจากความเหนื่อยล้า
• การป้องกันการกัดกร่อนและการบำรุงรักษาสารเคลือบ

รอยแตกร้าวของเพลาเป็นหนึ่งในความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นร้ายแรงที่สุดในเครื่องจักรแบบหมุน การผสมผสานระหว่างการตรวจสอบการสั่นสะเทือน (เพื่อตรวจจับสัญญาณลักษณะเฉพาะ 2 เท่า) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลายเป็นระยะๆ ถือเป็นกลยุทธ์ที่ดีที่สุดในการตรวจจับรอยแตกร้าวตั้งแต่เนิ่นๆ ช่วยให้สามารถวางแผนการบำรุงรักษาก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวร้ายแรง.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก