Розуміння перекосу валів у обертових машинах
Розцентрування вала — це стан, за якого осі обертання двох або більше з'єднаних валів не лежать на одній прямій під час роботи машини в нормальних експлуатаційних умовах. Крім того, дисбаланс, це одна з найпоширеніших причин передчасного виходу обладнання з ладу, що призводить до зростання вібрація, що призводить до виходу з ладу підшипників і ущільнень, а також до марнування енергії. Мета точного центрування полягає в тому, щоб максимально наблизити осі валів до колінеарності в межах встановленого допуску за тих температурних умов і навантаження, при яких машина фактично працює.
1. Види неспіввісності
Нерівність поділяється на два основні типи, хоча в більшості реальних випадків присутня комбінація обох.
Паралельне зміщення (зсув)
Паралельне зміщення виникає, коли осі двох валів проходять паралельно одна одній, але зміщені одна відносно одної на певну відстань. Уявіть собі, що один вал розташований вище або нижче за інший (вертикальне зміщення) або зміщений убік (горизонтальне зміщення). Осі ніколи не перетинаються; вони просто проходять поруч одна з одною.
Кутове зміщення
Кутове зміщення виникає, коли два вали розташовані під кутом один до одного. Їхні осі перетинаються в місці з'єднання, але не лежать на одній лінії, що утворює в місці з'єднання «зазор», який з одного боку ширший, ніж з іншого.
Комбіноване зміщення
На практиці це найпоширеніший сценарій: вали мають паралельне зміщення і кутову неспіввісність одночасно. Реальні машини майже ніколи не демонструють лише один тип у чистому вигляді, тому центрування одночасно коригують у вертикальній і горизонтальній площинах.
2. Вібраційна картина неспіввісності
Неспіввісність створює дуже характерну картину, яку аналітик може побачити в FFT spectrum:
- Основний показник (2×): класичною ознакою є пік з великою амплітудою саме в точці 2× частоти обертання (2-й порядок). Сили, що виникають через нерівномірність центрування, діють на вали та зчеплення двом циклам згину за один оберт, тому енергія концентрується на подвоєній частоті обертання робоча швидкість.
- Висока осьова вібрація: неспіввісність часто спричиняє сильну осьова вібрація (паралельно до вала). Високий пік 2× в осьовому напрямку є одним із найсильніших індикаторів.
- Інші гармоніки (1×, 3×, 4×): хоча 2× є основним, неспіввісність також може підвищувати складову 1×, а у важких випадках — особливо при паралельному зсуві — з'являються вищі гармоніки наприклад, 3× і 4×.
- Частоти, характерні для конкретного з'єднання: Деякі з'єднання, коли вони зношені або зазнають навантажень через нерівномірне розташування, створюють вібрацію на своїх власних характерних частотах.
Спектр, у якому пік 2× становить 50% або більше від піку 1×, особливо разом із високою осьовою вібрацією, є класичною ознакою неспіввісності. Оскільки складова 1× також може бути підвищеною, неспіввісність легко сплутати з дисбалансом; вирішальними підказками є відносний розмір піку 2× та величина осьового сигналу. Підтвердження діагнозу за допомогою фаза вимірювань фази на муфті усуває неоднозначність — машини з неспіввісністю зазвичай показують приблизно 180° різниці осьової фази від одного боку муфти до іншого.
3. Найпоширеніші причини неправильного вирівнювання
Неправильне вирівнювання може спостерігатися вже з дня монтажу або виникати поступово під час експлуатації.
- Неправильний монтаж: Найпоширенішою причиною є просто недостатня точність вирівнювання під час початкового налаштування верстата.
- Теплове зростання: Коли обладнання нагрівається від температури навколишнього середовища до робочої, його деталі розширюються. Двигун може збільшитися у висоту, а корпус насоса — розширитися, що призведе до порушення паралельності валів. Правильне вирівнювання в холодному стані передбачає навмисне зміщення деталей обладнання, щоб вони into вирівнювання після нагрівання — ось чому компенсація теплового розширення закладено в цільові значення.
- Деформація труби: зусилля від погано підтриманих всмоктувальних або нагнітальних трубопроводів можуть зміщувати насос чи компресор відносно приводу — це дуже поширена проблема в технологічних галузях.
- Питання щодо фундаменту: Слабкий або тріснутий фундамент, а також ослаблені анкерні болти з часом призводять до зміщення машини. Недостатній жорсткість фундаменту також призводить до зміщення вирівнювання під навантаженням.
- М'яка нога: ситуація, коли одна опорна лапка не прилягає рівно до опорної плити, що призводить до скручування або викривлення рами верстата під час затягування болтів. М'яка лапа потрібно усунути, інакше центрування не буде триматися.
4. Чому виправлення неправильного розташування має вирішальне значення
Експлуатація машини з порушенням вирівнювання може призвести до серйозних наслідків:
- Вихід з ладу підшипника та ущільнення: Високі циклічні навантаження на вали безпосередньо передаються на підшипники та ущільнення, що призводить до їх передчасного виходу з ладу — це одна з найпоширеніших причин повторюваних дефекти підшипників.
- Поломка з'єднання: Завдяки своїй конструкції муфти витримують незначне зміщення осей, однак надмірне зміщення призводить до їхнього зносу та швидкого виходу з ладу.
- Втома вала: повторне згинання валів може призвести до втома тріщини та зрештою призвести до виходу вала з ладу.
- Зростання енергоспоживання: значна частина енергії витрачається у вигляді тепла та вібрації, замість того щоб виконувати корисну роботу.
5. Коригування та перевірка вирівнювання
Точне вирівнювання — за допомогою циферблатних індикаторів або лазерне вирівнювання валів систем — є основою будь-якої ефективної програми забезпечення надійності та технічного обслуговування. Корекція зазвичай здійснюється шляхом додавання або видалення відкаліброваних прокладок під ніжками та горизонтального переміщення машини, причому необхідні переміщення обчислюються на основі виміряних значень зміщення та кутової похибки; а калькулятор товщини прокладок перетворює показання індикатора на точний пакет прокладок для кожної опори, а також допуск на вирівнювання Цей показник підтверджує, чи є результат прийнятним для даної швидкості.
Робота не закінчується на муфті. Після вирівнювання машину слід повторно перевірити за допомогою вібраційного обстеження, щоб переконатися, що пік 2× і осьові рівні знизилися. Саме тут знадобиться портативний двоканальний аналізатор вібрації such as the Balanset-1A має неоціненне значення: він фіксує спектр до та після корекції, а також фазу через муфту, підтверджуючи, що корекція дійсно зменшила сили неспіввісності, а не просто змістила їх. Оскільки дисбаланс і неспіввісність часто співіснують, цей самий прилад може потім усунути будь-який залишковий 1× шляхом балансування на місці як тільки співвісність муфти відновлено - загальна інтенсивність вібрації оцінюється за сучасними ISO 20816-3 межі (стандарт, що замінив ISO 10816-3).
