Zrozumienie wzrostu cieplnego i jego wpływu na wyrównanie wałów

Zespół konserwacyjny zrobił wszystko jak należy: wyłączyli silnik, wykonali precyzyjne pomiary ustawienia wału i dokonali niezbędnych regulacji. W temperaturze pokojowej liczby były idealne. Ale kilka godzin po uruchomieniu coś było nie tak.

Maszyna wibrowała bardziej niż oczekiwano. Łożyska pracowały cieplej niż zwykle. Sprzęgła wykazywały oznaki przedwczesnego zużycia. W ciągu kilku tygodni zespół ponownie rozwiązuje problemy, zastanawiając się, co przeoczyli. Większość techników zakłada, że ​​jeśli maszyna jest wyregulowana w stanie spoczynku, pozostanie w takim stanie. Ale gdy system jest już uruchomiony i działa, ciepło zmienia wszystko. 

Rozszerzalność cieplna to cicha siła, która zmienia ustawienie wału, gdy wzrasta temperatura. Gdy obracający się sprzęt się nagrzewa, metalowe elementy rozszerzają się — czasami o zaledwie tysięczne cala, czasami o milimetry. Środowiska o wysokiej temperaturze, takie jak elektrownie i rafinerie, są szczególnie podatne na tę dynamiczną zmianę temperatury.

Wyprzedzenie wzrostu cieplnego może być różnicą między płynną pracą a częstymi awariami. Technicy mogą skorzystać z wiedzy, jak uwzględnić rozszerzalność cieplną podczas ustawiania i uwzględnić zmiany, gdy maszyny się nagrzewają.

Niewidoczna zmiana: jak ciepło zmienia wyrównanie

Podczas gdy większość zespołów rozumie, że ciepło powoduje rozszerzanie, nie zdają sobie sprawy, jak nieprzewidywalne ono może być. Nierównomierne nagrzewanie, zmienne właściwości materiałów i różne ciężary ładunków oznaczają, że wzrost cieplny nie zawsze zachodzi w sposób, jakiego można się spodziewać. A ponieważ rozszerzalność cieplna zachodzi we wszystkich kierunkach, zmiany wyrównania nie zawsze są liniowe lub równomierne. Jedna część maszyny może nagrzewać się szybciej niż inna lub jeden materiał może rozszerzać się bardziej niż jego pobliski odpowiednik.

Dlatego też, ustawienie, które wygląda idealnie w warsztacie, nagle zmienia się w niewspółosiowość w terenie. Może to prowadzić do:

• Nadmierne wibracje
• Zwiększone zużycie energii
• Przedwczesne uszkodzenie łożyska i uszczelnienia
• Nieplanowany przestój

oraz niewspółosiowość wału nie jest jedynym zmartwieniem. Jeśli maszyna pracuje cieplej niż oczekiwano, może to sygnalizować zużycie łożysk, nieefektywność elektryczną lub inne podstawowe problemy. Nawet przy odpowiednim smarowaniu tarcie nadal generuje ciepło. Silniki i komponenty elektryczne zwiększają obciążenie, ponieważ w ich obwodach rośnie opór. 

Jeśli problem nie zostanie rozwiązany, to co na początku jest problemem rozszerzalności cieplnej, może przerodzić się w znacznie poważniejszy problem z niezawodnością, generujący tysiące dolarów w postaci przestojów, napraw i utraconej produkcji.

Obliczenie, które zmienia wszystko

Jak więc przygotować się na rozbieżność w rozszerzalności cieplnej, biorąc pod uwagę jej nieprzewidywalność i zmienność w zależności od maszyny? 

Zaczyna się od zrozumienia, jak dużo ruchu ma miejsce — i gdzie. Oznacza to zmierzenie, jakiej rozszerzalności cieplnej można się spodziewać dla każdej maszyny.

Aby przewidzieć rozszerzalność cieplną, potrzebne są trzy liczby:
  
 1. Zmiana temperatury (T) – Różnica między temperaturą otoczenia a temperaturą roboczą
 2. Długość wału (L) – Odległość od podstawy maszyny do osi wału
 3. Współczynnik materiałowy (C) – Szybkość, z jaką metal rozszerza się w zależności od stopnia zmiany temperatury

Wzrost cieplny = T x L x C

Na przykład, jeśli a wał ze stali nierdzewnej zaczyna się o 70 stopni Fahrenheita, nagrzewa się do stopni 130I jest Długość xNUMX cali, urośnie: 60 × 10 × 0.0000074 = 0.00444 cala.

To nieco mniej niż pięć tysięcznych cala — niewiele, ale wystarczająco, aby zaburzyć ustawienie obracających się maszyn.

Jak wyprzedzić o krok rozwój termiczny

Pierwszym krokiem jest ustalenie, o ile maszyna się rozszerzy — następnym jest faktyczna kompensacja tego rozszerzenia.

Oto dobra wiadomość: Wzrost termiczny nie musi być grą w zgadywanie. Planując go podczas ustawiania, możesz zapewnić, że wały pozostaną ustawione zgodnie ze specyfikacją, gdy będzie to najbardziej potrzebne. Zamiast ustawiać się ponownie po wystąpieniu wzrostu termicznego, możesz przewidzieć ruch, wstępnie wprowadzając cele wzrostu termicznego do RotAlign Touch, dostosuj odpowiednio i zrób to dobrze za pierwszym razem. Oto jak:

Identyfikacja zagrożeń związanych z rozszerzalnością cieplną 

Przejrzyj dane dotyczące temperatury w przeszłości swojego sprzętu i zmierz rzeczywiste temperatury robocze zamiast polegać na szacunkach. Specyfikacje producenta oferują przydatny punkt wyjścia, ale potwierdzenie ich rzeczywistymi danymi zapewnia większą dokładność i niezawodność.

Pozwól, aby kalkulator wzrostu termicznego ROTALIGN Touch wykonał całą pracę

Wraz z RotAlign Touch, dostosowanie się do rozszerzalności cieplnej jest proste.

Wystarczy wpisać trzy wartości:

• Temperatura początkowa (gdy maszyna jest wyłączona)
• Temperatura robocza (podczas pracy przy pełnym obciążeniu)
• Odległość od podstawy maszyny do osi wału

System automatycznie oblicza dokładną potrzebną kompensację rozszerzalności cieplnej — nie są wymagane żadne skomplikowane obliczenia.

Zobacz zmiany w czasie rzeczywistym

RotAlign TouchFunkcja Live Trend śledzi ruch wałów podczas dynamicznego nagrzewania się maszyny, umożliwiając sprawdzenie, czy rozszerzalność cieplna przebiega równomiernie, czy też odchylenia występują bardziej w jednym kierunku niż w drugim. 

System wykorzystuje precyzyjne czujniki laserowe do monitorowania zmian położenia, gdy maszyna przechodzi od zimnego startu do pełnej pracy. Gdy maszyna się włącza i zaczyna się nagrzewać, urządzenie rejestruje każdą zmianę położenia — śledząc pionowy i poziomy wzrost temperatury w miarę wzrostu temperatury. Gdy maszyna osiągnie pełną temperaturę roboczą, system rejestruje ostateczny stan wyrównania. Technicy mogą wykorzystać te dane do ustalenia precyzyjnych celów wyrównania, zapewniając, że po wystąpieniu rozszerzalności cieplnej wały zostaną ustawione dokładnie tam, gdzie powinny być. Dlatego też, poprzez wyrównanie na podstawie rzeczywistego zachowania maszyny, eliminujesz próbę i błąd korygowania niewspółosiowości po uruchomieniu.

Live Trend monitoruje również naprężenie rur i ruch maszyny związany z procesem podczas faz rozruchu i wybiegu, dając pełny obraz tego, jak siły działają na Twój sprzęt w całym cyklu operacyjnym. A ponieważ wyrównanie jest tylko częścią równania, Live Trend śledzi również drgania maszyny, pomagając wychwycić wczesne sygnały ostrzegawcze braku równowagi, nadmiernego naprężenia lub rozwijających się usterek, zanim się nasilą.

Wyrównaj raz, działaj płynnie

Wraz z RotAlign Touch pod ręką, uwzględnienie rozszerzalności cieplnej jest szybkie, precyzyjne i bezwysiłkowe — dzięki czemu możesz pewnie dostosować się do zmian i utrzymać maksymalną wydajność swoich maszyn.

Globalny producent turbin przekonał się o tym na własnej skórze. Ich maszyny były idealnie wyrównane podczas wyłączania, ale po uruchomieniu wszystko się zmieniło. Wysokie prędkości i ekstremalne temperatury powodowały nieprzewidywalne przesunięcie wałów, co powodowało problemy z wibracjami, których tradycyjne metody wyrównywania nie były w stanie wychwycić.

Korzystanie z RotAlign Touch, monitorowali położenie wału podczas rozgrzewania i pełnej pracy. Dane ujawniły, dlaczego ich maszyny nie były wyrównane i co należało zmienić. 

🔗 Zobacz pełne studium przypadku.

Czy przygotowujesz się na przyszłość?

Nie ustawiłbyś zegarka na złą godzinę i nie oczekiwał, że będziesz na czas. Więc po co ustawiać maszynę w temperaturze pokojowej i oczekiwać, że tak pozostanie, gdy będzie gorąca?

Wraz z RotAlign Touch, możesz uwzględnić rozszerzalność cieplną zanim zaburzy ona wyrównanie maszyny. W prawdziwym świecie maszyny nie tylko działają — one dynamicznie się poruszają, rozszerzają i osiadają. A jeśli twoje wyrównanie tego nie uwzględnia, zawsze będziesz o krok w tyle.

Wraz z RotAlign Touchmożesz dostosować sposób działania swojej maszyny działa, nie jak to odpoczywa.