Comprensione della crescita termica e del suo impatto sull'allineamento dell'albero

Il team di manutenzione ha fatto tutto correttamente: ha spento il motore, ha preso misure precise di allineamento dell'albero e ha fatto le regolazioni necessarie. A temperatura ambiente, i numeri erano perfetti. Ma poche ore dopo l'avvio, qualcosa non andava.

La macchina vibrava più del previsto. I cuscinetti si surriscaldavano più del solito. Gli accoppiamenti mostravano segni di usura prematura. Nel giro di qualche settimana, il team esegue di nuovo la risoluzione dei problemi, chiedendosi cosa si fosse perso. La maggior parte dei tecnici presume che se una macchina è allineata a riposo, rimarrà così. Ma una volta che il sistema è in funzione, il calore cambia tutto. 

L'espansione termica è la forza silenziosa che modifica l'allineamento dell'albero quando le temperature aumentano. Quando le apparecchiature rotanti si riscaldano, i componenti metallici si espandono, a volte di appena millesimi di pollice, a volte di millimetri. Gli ambienti ad alta temperatura, come le centrali elettriche e le raffinerie, sono particolarmente vulnerabili a questo cambiamento dinamico termico.

Anticipare l'espansione termica può fare la differenza tra un funzionamento regolare e guasti frequenti. I tecnici possono trarre vantaggio dalla capacità di tenere conto dell'espansione termica durante l'allineamento e di tenere conto delle variazioni dovute al surriscaldamento delle macchine.

Lo spostamento invisibile: come il calore cambia l'allineamento

Sebbene la maggior parte dei team comprenda che il calore causa l'espansione, non si rende conto di quanto possa essere imprevedibile. Riscaldamento non uniforme, proprietà variabili dei materiali e pesi di carico diversi significano che la crescita termica non avviene sempre come ci si aspetterebbe. E poiché l'espansione termica avviene in tutte le direzioni, i cambiamenti di allineamento non sono sempre lineari o uniformi. Una parte della macchina potrebbe riscaldarsi più velocemente di un'altra, oppure un materiale potrebbe espandersi di più della sua controparte vicina.

Pertanto, un allineamento che sembra perfetto in officina sembra improvvisamente trasformarsi in un disallineamento sul campo. Questo può portare a:

• Vibrazioni eccessive
• Aumento del consumo di energia
• Guasto prematuro dei cuscinetti e delle guarnizioni
• Tempi di inattività non pianificati

E altre ancora…  disallineamento dell'albero Non è l'unica preoccupazione. Se una macchina si surriscalda più del previsto, potrebbe essere il segnale di usura dei cuscinetti, inefficienze elettriche o altri problemi di fondo. Anche con una lubrificazione adeguata, l'attrito genera comunque calore. Motori e componenti elettrici aumentano il carico man mano che aumenta la resistenza nei loro circuiti. 

Se non si interviene, quello che inizialmente è un problema di allineamento dovuto all'espansione termica può trasformarsi in un problema di affidabilità molto più grande, con costi di migliaia di euro in tempi di fermo, riparazioni e perdite di produzione.

Il calcolo che cambia tutto

Quindi, come ci si prepara al disallineamento della crescita termica, data la sua imprevedibilità e variabilità da una macchina all'altra? 

Si inizia capendo esattamente quanto movimento avviene e dove. Ciò significa misurare quanta dilatazione termica ci si può aspettare per ogni macchina.

Per prevedere la dilatazione termica, sono necessari tre numeri:
  
 1. Variazione della temperatura (T) – Differenza tra temperatura ambiente e temperatura di esercizio
 2. Lunghezza dell'albero (L) – Distanza dalla base della macchina all’asse centrale dell’albero
 3. Coefficiente del materiale (C) – La velocità con cui il metallo si espande per grado di variazione di temperatura

Crescita termica = T x L x C

Ad esempio, se un file albero in acciaio inossidabile inizia a 70 gradi Fahrenheit, si riscalda fino a gradi 130, ed è 10 centimetri di lunghezza, crescerà: 60 × 10 × 0.0000074 = 0.00444 pollici.

Sono poco meno di cinque millesimi di pollice: poco, ma sufficiente a disallineare i macchinari rotanti.

Come anticipare la crescita termica

Il primo passo è sapere di quanto si espanderà una macchina; il successivo è compensarla effettivamente.

Ecco la buona notizia: la dilatazione termica non deve essere un gioco di indovinelli. Pianificandola durante l'allineamento, è possibile garantire che gli alberi rimangano allineati secondo le specifiche quando è più necessario. Invece di riallineare dopo l'avvenuta dilatazione termica, è possibile prevedere il movimento inserendo in anticipo gli obiettivi di dilatazione termica nel RotAlign Touch, regolatevi di conseguenza e fate tutto bene fin dal primo tentativo. Ecco come:

Identificare i rischi di espansione termica 

Esaminate i dati di temperatura passati delle vostre apparecchiature e misurate le temperature operative effettive invece di basarvi su stime. Le specifiche del produttore offrono un utile punto di partenza, ma confermarle con dati reali garantisce maggiore accuratezza e affidabilità.

Lascia che il calcolatore di crescita termica ROTALIGN Touch faccia il lavoro

Con RotAlign Touch, la regolazione in base alla crescita termica è semplice.

Basta inserire tre valori:

• Temperatura di partenza (a macchina spenta)
• Temperatura di esercizio (a pieno carico)
• Distanza dalla base della macchina alla linea centrale dell'albero

Il sistema calcola automaticamente l'esatta compensazione della crescita termica necessaria, senza dover fare calcoli matematici complessi.

Visualizza i cambiamenti in tempo reale

RotAlign TouchLa funzione Live Trend tiene traccia del movimento degli alberi mentre la macchina si riscalda dinamicamente, consentendo di vedere se l'aumento termico avviene in modo uniforme o se il disallineamento si sviluppa in una direzione più che nell'altra. 

Il sistema utilizza sensori laser ad alta precisione per monitorare le variazioni di posizione durante il passaggio della macchina dall'avvio a freddo al pieno funzionamento. Una volta che la macchina si accende e inizia a riscaldarsi, il dispositivo registra ogni variazione di posizione, monitorando l'aumento termico sia verticale che orizzontale con l'aumentare della temperatura. Quando la macchina raggiunge la temperatura di esercizio completa, il sistema rileva lo stato di allineamento finale. I tecnici possono utilizzare questi dati per impostare obiettivi di allineamento precisi, garantendo che, una volta verificatasi l'espansione termica, gli alberi siano posizionati esattamente dove dovrebbero essere. Pertanto, allineando in base al comportamento effettivo della macchina, si elimina la necessità di correggere il disallineamento dopo l'avvio per tentativi ed errori.

Live Trend monitora anche la deformazione delle tubazioni e il movimento delle macchine correlato al processo durante le fasi di avviamento e di arresto, offrendo un quadro completo di come le forze agiscono sulle apparecchiature durante il loro ciclo operativo. E poiché l'allineamento è solo una parte dell'equazione, Live Trend monitora anche le vibrazioni delle macchine, aiutando a individuare precocemente i segnali di squilibrio, sollecitazioni eccessive o guasti in via di sviluppo prima che si aggravino.

Allinea una volta, esegui senza problemi

Con RotAlign Touch a portata di mano, la contabilizzazione dell'espansione termica è rapida, precisa e senza sforzo, così puoi allinearti con sicurezza e mantenere i tuoi macchinari in funzione con la massima efficienza.

Un produttore globale di turbine lo ha sperimentato in prima persona. Le sue macchine erano perfettamente allineate prima dello spegnimento, ma dopo l'avvio, tutto è cambiato. Le alte velocità e le temperature estreme hanno causato spostamenti imprevisti degli alberi, creando problemi di vibrazioni che i metodi di allineamento tradizionali non riuscivano a individuare.

utilizzando RotAlign TouchHanno monitorato la posizione dell'albero durante il riscaldamento e il funzionamento a pieno regime. I dati hanno rivelato perché le loro macchine non rimanevano allineate e cosa doveva essere modificato. 

🔗 Vedi il caso di studio completo.

Vi state allineando per il futuro?

Non imposteresti l'orologio all'ora sbagliata e ti aspetteresti di essere puntuale. Allora perché allineare una macchina a temperatura ambiente e aspettarti che rimanga tale anche quando si surriscalda?

Con RotAlign Touch, puoi tenere conto dell'espansione termica prima che comprometta l'allineamento della macchina. Nel mondo reale, le macchine non si limitano a funzionare: si muovono, si espandono e si assestano dinamicamente. E se il tuo allineamento non tiene conto di questo, sarai sempre un passo indietro.

Con RotAlign Touch, puoi allineare il modo in cui la tua macchina corre, non come riposa.