Wyrównanie sprzęgła wału to praktyka ustawiania maszyny napędzającej i napędzanej tak, aby ich osie wałów pokrywały się w tolerancji w temperaturze roboczej. Jest to zadanie o dużym znaczeniu w utrzymaniu urządzeń wirujących: niewyrównanie jest jedną z głównych przyczyn przedwczesnej awarii łożysk, przecieków uszczelnień, zużycia sprzęgieł oraz zwiększonych drgań przy prędkości pracy. W przeciwieństwie do wyważania, które koryguje rozkład masy na jednym wirniku, wyrównanie koryguje geometrię między dwoma wałami połączonymi sprzęgłem — to inny problem z innymi metodami naprawy.
Sprzęgło łączące dwa niewyrównane wały jest zmuszane do zginania się lub ślizgania przy każdym obrocie, przenosząc siły reakcji na łożyska obu maszyn jako obciążenia radialne i osiowe, których nie zaprojektowano do ciągłego przenoszenia. Z czasem objawia się to podwyższoną temperaturą łożysk, przeciekami uszczelnień, zużyciem lub pękaniem sprzęgieł oraz poluzowaniem śrub fundamentowych. Na widmie drgań niewyrównanie generuje silne składowe 1x i 2x prędkości obrotowej z podwyższoną składową osiową, w przeciwieństwie do niezbalansowania, które dominuje składową promieniową 1x z niską zawartością osiową. Zobacz nasz przewodnik po strefach nasilenia drgań ISO 10816-3 dla powiązanych kryteriów akceptacji.
W rzeczywistości niewyrównanie najczęściej jest mieszanką obu warunków:
Oba muszą zostać skorygowane w płaszczyznach pionowej i poziomej; skorygowanie tylko jednego składnika lub jednej płaszczyzny pozostawia resztkowe niewyrównanie, które nadal generuje drgania i obciążenie łożysk.
W praktyce stosuje się trzy rodziny metod, w kolejności rosnącej dokładności i malejącego nakładu pracy:
Żadna metoda wyrównywania nie da prawidłowego wyniku, jeśli maszyna ma soft foot: jedną lub więcej stóp nie przylegających płasko do płyty fundamentowej. Soft foot deformuje ramę maszyny za każdym razem, gdy dokręcana jest śruba mocująca, przesuwając linię środkową wału i unieważniając właśnie wykonane odczyty. Należy go sprawdzić i skorygować stopa po stopie przed rozpoczęciem podkładania. Zobacz nasz powiązany artykuł o diagnozie i korekcji soft foot dla sekwencji kontroli.
Większość maszyn wirujących zmienia wysokość linii środkowej wału, a czasami także pozycję boczną, w miarę nagrzewania się. Pompa pracująca w warunkach zbliżonych do otoczenia może wykazywać znikomy wzrost, podczas gdy gorąca pompa, turbina parowa lub sprężarka spalinowa mogą powiększyć wysokość o kilka dziesiątych milimetra. Wyrównanie na zimno musi więc celować w celowo przesuniętą wartość "na zimno", a nie zero, tak aby maszyna osiągnęła prawidłowe wyrównanie po nagrzaniu. Docelowe wartości na zimno pochodzą z pomiarów przyrostu termicznego, wykresów producenta (OEM) lub historycznych danych kontroli w stanie gorącym. Wyrównywanie do zera na zimno jest częstą przyczyną, że wyrównanie nie sprawdza się po uruchomieniu maszyny.
Akceptowalny poziom resztkowego niewyrównania zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości, ponieważ to samo przesunięcie powoduje proporcjonalnie większe obciążenia cykliczne przy wyższych obrotach. Tabele tolerancji stopniowane według prędkości, publikowane przez producentów sprzęgieł i sprzętu do wyrównywania, podają granicę przesunięcia na każde 100 mm rozstawu sprzęgła oraz granicę kątowości jako nachylenie, pokazane poniżej. Traktuj je jako typowe wskazówki polowe, a nie uniwersalny standard.
| Prędkość obrotowa (obr./min) | Tolerancja przesunięcia (doskonała), na 100 mm rozstawu | Tolerancja kątowości (doskonała), mm/100 mm |
|---|---|---|
| Do 1000 | 0,09 mm | 0,09 |
| 1000 do 2000 | 0,07 mm | 0,07 |
| 2000 do 3000 | 0,05 mm | 0,05 |
| 3000 do 4000 | 0,03 mm | 0,03 |
| Powyżej 4000 | 0,02 mm lub według OEM | 0,02 lub według OEM |
Te pasma ilustrują "doskonałe" wyrównanie, jak często stosowane w oprogramowaniu do wyrównywania laserowego; pasma "akceptowalne" są zwykle 2–3 razy luźniejsze. API 686 ustala zamiast tego jedną stałą tolerancję niezależnie od prędkości: 0,02 mm przesunięcia w środku sprzęgła i 0,03° kątowości na każdym piaście. Maszyny krytyczne i wysokoprędkościowe powinny stosować tolerancje producenta (OEM), a nie ogólną tabelę.
Kontrole wyrównania najlepiej działają jako zaplanowany, udokumentowany krok, a nie reakcja na alarm drgań: po każdym rozłączeniu sprzęgła, pracach przy stopach lub płycie fundamentowej, wymianie łożysk lub uszczelek oraz w stałych odstępach czasu dla maszyn krytycznych. Rejestrowanie odczytów "jak znaleziono" i "jak pozostawiono" dla każdego zasobu pozwala zespołowi niezawodności wykryć osiadanie płyty fundamentowej zanim spowoduje ono awarię. W systemie CMMS takim jak Fabrico odczyty można zapisywać w rekordzie zasobu obok historii drgań. Zarezerwuj demonstrację Fabrico, aby zobaczyć, jak to wpisuje się w szerszy przepływ pracy.
Niewyrównanie przesunięciowe oznacza, że linie środkowe wałów są do siebie równoległe, ale przesunięte względem siebie. Niewyrównanie kątowe oznacza, że linie środkowe spotykają się pod kątem. Większość maszyn ma mieszankę obu typów, w obu płaszczyznach, i wszystkie składniki muszą zostać skorygowane.
Wiele maszyn, zwłaszcza gorących pomp, turbin i sprężarek, zmienia położenie linii środkowej wału w miarę nagrzewania. Wyrównywanie do zera na zimno pozostawia maszynę niewyrównaną po nagrzaniu, dlatego cel na zimno jest celowo przesunięty, aby to skompensować.
Tak. Wyważanie i wyrównanie rozwiązują różne problemy — rozkład masy na wirniku kontra zgodność linii środkowych między dwoma wałami — więc jedno może być poprawne, a drugie nie. Stosunek amplitud 1x do 2x oraz poziom drgań osiowych pomagają odróżnić, które zjawisko występuje.
Soft foot deformuje obudowę maszyny za każdym razem, gdy dokręcane są śruby mocujące, przesuwając linię środkową wału. Każdy odczyt wyrównania wykonany przed skorygowaniem soft foot zostanie unieważniony po prawidłowym dokręceniu stóp, dlatego korekcja soft foot zawsze poprzedza podkładanie przy wyrównywaniu.
Zaloguj
Blog