4 modi per diagnosticare e correggere il disallineamento dell'albero

La tecnologia e gli strumenti avanzati consentono ai team di manutenzione di risolvere i problemi di disallineamento degli alberi in modo più rapido e semplice.

Il disallineamento dell'albero si verifica quando due alberi rotanti non sono paralleli tra loro, o sono paralleli ma sfalsati su piani diversi. Questo tipo di disallineamento dei macchinari è estremamente comune nelle apparecchiature rotanti ed è spesso la causa principale del guasto.

La buona notizia è che gli strumenti di allineamento degli alberi odierni rendono più rapido e semplice l'identificazione di disallineamenti in motori, pompe, soffianti e ventole. Una volta diagnosticato il disallineamento dell'albero, questi stessi strumenti di allineamento dell'albero rendono anche più facile che mai risolvere il problema e completare un allineamento preciso dei macchinari.

Cosa significa disallineamento?

Le apparecchiature rotanti come ventole e pompe richiedono l'uso di alberi per trasferire potenza meccanica dal motore all'apparecchiatura collegata. Il motore genera coppia e velocità al suo albero di uscita. L'albero motore è collegato all'albero di un altro pezzo di apparecchiatura, come una ventola o una pompa, tramite un giunto, che consente il trasferimento di coppia tra gli alberi. Ciò consente alla ventola o alla pompa di ricevere la potenza meccanica necessaria per eseguire il funzionamento previsto. 

Per il trasferimento di potenza più efficace, i due alberi devono essere perfettamente allineati. Disallineamento dell'albero significa che gli alberi non sono correttamente allineati sullo stesso asse e non condividono la stessa linea centrale. 

Sebbene la potenza possa ancora essere trasferita dal motore all'attrezzatura collegata, il disallineamento è dannoso per entrambe le parti dell'attrezzatura. Il disallineamento dell'albero può causare problemi come vibrazioni o usura eccessiva dell'attrezzatura. E se il disallineamento non viene corretto, può ridurre la durata dell'attrezzatura, aumentare l'usura delle parti o causare un picco nei costi di manutenzione. Se non controllato, il disallineamento può in ultima analisi causare il guasto del motore, dell'attrezzatura collegata o di entrambi.

5 tipi di disallineamento della macchina

Gli esperti concordano generalmente sul fatto che ci siano cinque tipi di disallineamento dell'albero della macchina. Tuttavia, i problemi di allineamento sono spesso una combinazione di più tipi di disallineamento. Questo è anche chiamato disallineamento composto. 

Ecco i cinque tipi:

1. Disallineamento parallelo: Il disallineamento parallelo si verifica quando due alberi hanno linee centrali parallele tra loro, ma le linee centrali sono sfalsate. Gli alberi possono essere disallineati sia sui piani verticali che su quelli orizzontali. 
2. Disallineamento dell'angolo verticale: Il disallineamento dell'angolo verticale è un disallineamento di due alberi nel piano verticale. Gli alberi si intersecano ad angolo sul piano verticale invece di essere co-lineari e formano un angolo se visti di lato.
3. Disallineamento dell'angolo orizzontale: Il disallineamento dell'angolo orizzontale è un disallineamento di due alberi nel piano orizzontale. Gli alberi si intersecano ad angolo sul piano orizzontale invece di essere co-lineari e formano un angolo se visti dall'alto.
4. Disallineamento combinato dell'angolo verticale e dell'offset: Lo squilibrio combinato di angolo verticale e offset si verifica quando un albero forma un angolo con un altro albero, ma entrambi gli alberi continuano a funzionare sullo stesso piano verticale.
5. Disallineamento combinato di angolo orizzontale e offset: Lo squilibrio combinato di angolo orizzontale e offset si verifica quando un albero forma un angolo con un altro albero, ma entrambi gli alberi continuano a funzionare sullo stesso piano orizzontale.

In condizioni normali, l'allineamento dell'albero si ottiene quando il posizionamento dei centri di rotazione di due o più alberi è disposto in una singola linea retta, sia orizzontalmente che verticalmente. Ma anche se gli alberi sono stati correttamente allineati durante l'installazione, nel tempo può verificarsi un disallineamento poiché diverse forze agiscono sugli alberi e sui motori, portando infine al disallineamento.

Cause ed effetti del disallineamento

Esistono diverse cause principali di disallineamento dell'albero della macchina:

• Assestamento di una piastra di base, con conseguente piede debole:Se la macchina rotante è posizionata sulla sua base o sul suo telaio e un piede non riesce a fare pieno contatto, possono verificarsi problemi di disallineamento.
• Deformazione dell'albero causata dalla torsione durante l'avviamento:Quando un albero subisce una torsione durante l'avviamento, il movimento di torsione può causare una deformazione, che modifica la forma dell'albero stesso e provoca un disallineamento.
• Misurazioni di allineamento insufficienti o di scarsa qualità dovute a errori umani: Sebbene strumenti come una riga possano essere utilizzati per migliorare l'allineamento, non sono sufficienti per garantire un allineamento preciso e accurato a lungo termine.
• Deformazione del tubo che porta a disallineamenti paralleli e angolari: Un'installazione non corretta, la pressione termica o modifiche di processo possono causare movimenti indesiderati dei tubi, che a loro volta possono causare disallineamenti.
• Dilatazione termica:Gli aumenti di temperatura che si verificano mentre le macchine sono in funzione possono causare un'espansione termica che può in ultima analisi causare il disallineamento del centro di rotazione. 
• Vibrazioni o urti: Forze esterne, come vibrazioni provenienti da altre apparecchiature o urti meccanici causati da un urto contro l'albero, il motore o le apparecchiature collegate, possono causare il disallineamento degli alberi.

Sebbene le cause del disallineamento siano molteplici, gli effetti sono gli stessi. 

Il disallineamento delle linee centrali dell'albero può dare origine a oscillazioni dell'albero e vibrazioni significative. Ciò può causare rumore, efficienza ridotta e danni ai componenti circostanti come guarnizioni, cuscinetti e giunti. 

Può anche portare i componenti a surriscaldarsi a causa dell'attrito aumentato che si verifica tra le parti. L'attrito causa temperature aumentate, riducendo l'efficacia della lubrificazione e degradando i componenti. 

Un disallineamento dell'albero può inoltre causare danni e deformazioni all'albero stesso, con conseguente riduzione della durata utile dell'attrezzatura o un improvviso e costoso guasto che richiede la sostituzione dell'intera unità.

Tutti questi effetti comportano maggiori costi di manutenzione sia per la manodopera che per le parti, poiché le parti danneggiate dovranno essere sostituite più frequentemente di quanto non accadrebbe altrimenti. Il disallineamento può anche portare a costosi tempi di fermo non pianificati, riduzione della produzione e inefficienza energetica.

Il rilevamento del disallineamento e l'identificazione delle cause sottostanti sono essenziali per garantire che una macchina possa raggiungere la sua durata di vita prevista. Non solo un corretto allineamento riduce i costi di manutenzione e migliora l'efficienza complessiva dell'impianto, ma riduce anche i costi di sostituzione delle apparecchiature e migliora la durata di vita delle risorse.

4 modi per rilevare problemi di disallineamento dell'albero

Controllare il disallineamento dell'albero è spesso la prima azione da intraprendere quando una macchina inizia ad avere un problema. A volte, il disallineamento è chiaramente visibile osservando la macchina mentre funziona. Anche gli strumenti tradizionali come un righello possono fornire alcune informazioni per aiutarti a identificare i disallineamenti più importanti. Tuttavia, questi strumenti richiedono molto tempo per essere utilizzati e possono essere imprecisi.

L'uso di moderni strumenti diagnostici può aiutare a fornire informazioni più precise su come gli alberi sono disallineati. Possono anche rivelare quanti danni il disallineamento sta causando ad altri componenti. Alcuni di questi strumenti possono anche aiutare a determinare il modo migliore per correggere il disallineamento.

1. Diagnosi tramite sistema di allineamento dell'albero laser
   Un sistema di allineamento albero laser determina il disallineamento all'accoppiamento e calcola il movimento macchina appropriato da eseguire alla sua base. I sistemi di allineamento albero laser forniscono misurazioni in tempo reale, accurate e precise che indicano esattamente quando l'allineamento è stato raggiunto.
   
   Strumenti di allineamento alberi laser possono essere di tipo a laser singolo o doppio. Tuttavia, un sistema di allineamento a laser singolo non è efficiente quanto un sistema a laser singolo. Spesso, i tecnici trovano difficile mantenere la linea con il rilevatore quando cercano di correggere un disallineamento angolare.
   
   Sfortunatamente, all'aumentare della distanza di misurazione, aumenta anche la difficoltà. Di conseguenza, i tecnici devono riavviare le misurazioni che richiedono loro di fermarsi, allentare i piedini, spostare la macchina e ristringere i piedini, il tutto senza alcuna garanzia che il rilevatore sarà quindi nel raggio d'azione. Con ogni ripetizione, il tempo di processo aumenta e il potenziale di errore aumenta.
   
   Un sistema di allineamento a laser singolo elimina tutti i problemi del sistema a doppio laser. Affronta quasi tutte le sfide di allineamento degli alberi, che siano semplici o complesse, come una macchina con flangia verticale con riduttori ad angolo retto. Un sistema a laser singolo sfrutta due piani di rilevamento ottico in un singolo sensore, eliminando la necessità del tecnico di fermarsi, allentare e riserrare i piedini o ripetere le misurazioni. La tecnologia a laser singolo consente il completamento preciso e rapido delle attività di allineamento.
   
2. Analisi delle vibrazioni
   Il monitoraggio delle vibrazioni e l'analisi delle vibrazioni sono diventati più comuni negli ultimi anni a causa della velocità con cui i moderni collettori di dati possono elaborare i segnali dei sensori triassiali. Ogni macchina ha il suo livello di vibrazione normale, ma ci sono casi in cui la vibrazione della macchina aumenta o supera i parametri accettabili.
   
   Alcune delle cause dell'aumento delle vibrazioni includono allentamento, risonanza, squilibrio e, naturalmente, disallineamento. Le vibrazioni vengono spesso misurate utilizzando accelerometri, seguiti da sensori di prossimità o trasduttori di velocità. Una volta che questi segnali vengono acquisiti con un data collector e sensori, un analista delle vibrazioni può diagnosticare ulteriormente i guasti della macchina.
   
   Poiché i monitor vengono spesso lasciati sulle risorse per un periodo di tempo, il raccoglitore di dati cattura sia i dati in tempo reale che quelli storici. I nuovi dati possono essere confrontati con i dati storici per identificare quando le vibrazioni hanno iniziato ad aumentare. Uno dei principali vantaggi dell'analisi delle vibrazioni è che può essere abbinata a un sistema che avvisa i membri del team quando le vibrazioni superano i parametri normali, dando ai tecnici la possibilità di identificare e correggere il problema prima che si traduca in un guasto della macchina o in tempi di fermo non pianificati.
   
3. Termografia
   La termografia può fornire una rilevazione precoce di problemi di disallineamento identificando punti caldi anomali. Il disallineamento può causare un aumento dell'attrito all'interno di una macchina e, di conseguenza, un aumento della temperatura. A termocamera rileva e misura l'energia infrarossa di un oggetto e trasforma i dati infrarossi in un'immagine elettronica che mostra la temperatura superficiale apparente dell'oggetto.
   
   Le aree possono essere scansionate periodicamente con strumenti di termografia in modo che i tecnici possano notare gli aumenti di temperatura. Possono anche essere montati per concentrarsi su un'area problematica per fornire un monitoraggio costante. Con l'uso della termografia, i tecnici possono individuare la fonte dell'aumento di temperatura e utilizzare tali informazioni per identificare e correggere i problemi di disallineamento. 
   
4. Analisi dell'olio
   L'analisi dell'olio può aiutare a rilevare il disallineamento fornendo le condizioni generali di un asset, dell'olio e dei contaminanti. Quando il monitoraggio delle condizioni rileva un'anomalia tramite l'analisi dell'olio, è possibile adottare misure immediate per identificare la causa principale o per agire sul guasto emergente.
   
   L'aumento dei contaminanti può essere un segno dell'aumento dell'attrito causato dal disallineamento dell'albero. Cuscinetti a sfere, guarnizioni e giunti possono rompersi e contaminare l'olio. L'analisi dell'olio può essere complicata; di conseguenza, molte organizzazioni affidano il lavoro a società specializzate.

Il disallineamento dell'albero causa una serie di sintomi e gravi problemi ai macchinari. L'implementazione di una routine di manutenzione preventiva per verificare l'allineamento preciso dei macchinari farà risparmiare tempo e denaro. Mantenendo gli alberi allineati, si migliora anche l'efficienza energetica, si aumenta il tempo di attività e si massimizza la produzione.

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