Utjecaj spojke na centriranost pumpnog agregata

Centriranje rotacijskih strojeva je obavezan dio posla nakon povratka stroja na radnu poziciju. Kod mnogih mehaničarskih radiona u brojnim kompanija se nažalost još uvijek izvodi na principu pokušaja i pogreške. Necentriranost ima popratne efekte poput povećanih vibracija kad strojevi koji rade pri visokim brzinama vrtnje i tijekom vremena dovodi do oštećenja strojnih dijelova. Svi sudionici uključeni  u rad i održavanje rotacijskih strojeva (proizvođači, izvoditelji radova, operateri i djelatnici održavanja) moraju biti svjesni kritične važnosti centriranja u osiguravanju uspješnog pokretanja u rad, kontinuirang rada i dugoročne pouzdanosti strojeva. Kod visokih brzina vrtnje dozvoljene vrijednosti odstupanja centriranosti se smanjuju kako se povećava brzina vrtnje. Periodične provjere centriranost strojeva su obavezna aktivnost preventivnog održavanja.

Danas ćemo vidjeti na koje načine spojka utječe na centriranost pumpnog agregata i što činiti da se prilikom montaže izbjegnu najčešće pogreške.

Spojka spaja vratilo pogonskog i pogonjenog stroja omogućivši prijenos snage. Konstrukcija i tip spojke ovise o snazi pogonskog stroja, radnom opterećenju, promjerima vratila oba stroja te faktoru sigurnosti. Za spajanje rotacijskih strojeva se najčešće koriste su krute ili fleksibilne spojke poput ovih prikazanih na slici 1.

Slika 1.: Kruta spojka (lijevo) i fleksibilna spojka (desno) (izvor)

Krute spojke se koriste kada pogonski stroj stvara veliki okretni moment i kada nema pomaka vratila u aksijalnom smjeru. Krute spojke se često ugrađuju na turbogeneratore i procesne strojeve koji moraju tempirati rad kako bi proizvod bio izrađen prema određenom standardu. Krute spojke su jefitnije od fleksibilnih i zauzimaju manje mjesta. U teoriji moraju biti savršeno precizno centrirane uz 0 mm necentriranosti. U praksi se ipak dogode pomaci. Svako dinamičko opterećenje stroja, promjene zbog termičke dilatacije ili istezanja cijevi mora biti kompenzirano i kontrolirano ili će doći do oštećenja stroja. Ako odrivni ležaj na strani prema elektromotoru aksijalno podupire osovinu, potrebno je koristiti krutu spojku.

Fleksibilne spojke imaju prednost pred krutim spojkama jer dozvoljavaju male pomake te kompenziraju vrlo malu necenriranost, ovisno o konstrukciji spojke i dozvoljenim odstupanjima koje daje proizvođač. Fleksibilne spojke su konstruirane tako da bez oštećenja podnesu određenu necentriranost vratila.  Neki proizvođači spojke idu tako daleko ih da prodaju tvrdeći kako spojke mogu u potpunosti podnijeti svaku necentriranost. Ovakve izjave često zavaravaju jer se stječe dojam da ako spojka podnosi necentriranost isto tako će biti i sa strojevima koje spaja, te da će moći raditi u takvom stanju bez posljedica. Glavčine spojke na vratilu elektromotora i na vratilu pumpe moraju biti savršeno poravnate prije montaže umetka ili međukomada.

Razmak između krajeva vratila pumpe i elektromotora se ponekad poveća da se omogući ugradnja međukomada drugih dimenzija između pogonske i pogonjene polovice spojke. Korištenje međukomada također uklanja potrebu za otvaranjem kućišta pumpe ili elektromotora kako bi se izvršio pregled ugrađenih ležajeva ili brtvenica kod horizontalnih centrifugalnih višestupanjskih pumpi s rotorima između ležajeva. Međutim, uvijek kada strojevi rade sa znatnom necentriranosti dolazi do oštećenja ležajeva i brtvenica. Preporuka je da treba laserski centrirati prema tolerancijama i standardu za vratila, ne prema dozvoljenim odstupanjima za spojke.

Iako fleksibilne spojke mogu kompenzirati male pomake prilikom necentriranosti vratila pumpe i elektromotora tijekom normalnog rada, one ne mogu ispraviti kontinuirani nedostatak pravilne centriranosti. Uz štetan efekt koji nepravilno centriranje ima na spojku, može se dogoditi i prijenos aksijalnog opterećenja i momenata savijanja na vratilo i na ležajeve pumpe, što dovodi do povećanja vibracija.

Najčešći tipovi fleksibilnih spojki su:

Elastične spojke koje imaju elastični umetak ili fleksibilni element što omogućava kretanje dijelova spojke i smanjuje trenje te lagano kompenzira necentriranost do 0.0254 mm pomaka između simetrala pogonskog i pogonjenog stroja uz kutni pomak do 0.2°.  Ako se desi veći pomak, nastale sile će djelovati na ležajeve, brtve, zupčanike i vratila. Većina fleksibilnih spojki će preuzeti na sebe manje pomake necentriranosti. Također, spojka treba omogućiti prijenos okretnog momenta pri svim uvjetima kutnog i paralelnog pomaka.

Drugi tip fleksibilnih spojki su spojke s metalnim umetcima tkz. lamelama i gumenih navlake na vicjima koji ih drže zajedno. Fleksibilnost lamela kompenzira pomak necentričnosti od 0.0254 mm.

Ostali tipovi fleksibilnih spojki su:

• zupčaste spojke, imaju glavčinu sa vanjskih zubima koji ulaze u zahvat sa odgovarajćim unutarnjim zubima okvira (spojka sa zubima na obje glavčine je flex-flex tipa). Ako su zupčanici samo na jednoj glavčini, dok je na suprotnoj glavčini prirubnica, spojka je fleksibilno-krutog tipa.
• spojke s dijafragmom koje imaju jednu ili više membrana, vijcima pričvršćene blizu vanjskog dijela glavčine na pogonskom stroju ili unutarnjeg dijela glavčine na pogonjenom stroju.
• klizne spojke imaju 2 metalne glavčine sa prirubnicama u obliku čeljusti koje su povezane sa središnjim umetkom često izrađenim od elastomera.
• spojke s zaticima i čahurama imaju jednu glavčinu u obliku prirubnice s  zaticima i komplementarnu glavčinu sprovrtima u kojima su čahure. Obje glavčine se spajaju ubacivanjem zatika u čahure.

Proizvođači spojki pri isporuci spojke daju upute za ugradnju u kojima obično bude tablica s vrijednostima maksimalno dozvoljenih odstupanja prilikom centriranja, ovisno o veličini spojke. Navedene vrijednosti se ne odnose na odstupanje koje pritom imaju vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Dozvoljena odstupanja obaju vratila se odnose na njihov položaj u odnosu na vertikalnu i horizontalnu ravninu kako bi se omogućio efikasan rad agregata, dok su dozvoljena odstupanja spojke indikacija koliki pomak može podnijeti spojka prije nego dođe do oštećenja.

Dozvoljena odstupanja spojke prilikom centriranja su prevelika u usporedbi s dozvoljenim odstupanjima obaju vratila i ovise o veličini spojke. Ako uzmemo za primjer proizvodno postrojenje s 30 rotacijskih strojeva koje pokreću elektromotori različiti snaga pri različitim brzinama vrtnje (rpm), imat ćemo 30 spojki različitih veličina i 30 različitih vrijednosti dozvoljenih odstupanja za spojke prilikom centriranja. Ako centriranje strojeva temeljimo na vrijednostima dozvoljenih odstupanja za centriranja vratila i na brzini vrtnje, tada ćemo imati puno manji broj dozvoljenih odstupanja.

U tablici su prikazani određeni primjeri dozvoljenih odstupanja preuzeti iz uputa proizvođača za ugradnju elastičnih spojki s umetkom na pumpne agregate, pri čemu elektromotor radi na frekvenciji 50Hz. Odstupanja ovise o promjeru spojke. Horizontalno odstupanje se promatra kao razmak na vanjskom obodu glavčina, što je veći promjer glavčine to će biti veći razmak na obodu.

Koje tipove spojke koristite? Kako centrirate strojeve? Koje probleme ste imali sa spojkama? Podijelite iskustva u komentarima! 

5 razloga pogrešnog centriranja

Pravilno centriranje povećava pouzdanost rotacijskih strojeva. Ipak, koliko god se trudili nakon nekog vremena se neminovno događaju pomaci pogonskog ili pogonjenog stroja i sav trud oko centriranja pada u vodu. Rezultati centriranja mogu varirati od očekivanih zbog različitih razloga, od pripreme do pokretanja stroja u rad. Brojni razlozi se mogu spriječiti već u pripremi jer kvalitetna priprema za centriranje osigurava pravilan rad stroja. Neki od problema koje ćemo danas razmotriti se javljaju dok je centriranje još u tijeku dok se drugi problemi mogu javiti nakon što je stroj dulje vrijeme u radu. Tijekom vremena raste naše iskustvo i znanje o centriranju pa tako unaprijed prepoznajemo i ispravljamo potencijalne uzroke poteškoća prije i tijekom procedure centriranja.

Mogući razlozi zašto dolazi do otklona centriranih strojeva se razlikuju ovisno o specifičnosti stroja pa će vam današnji popis pomoći da pronađete uzrok (ili dati ideju) o nedostacima prilikom centriranja.

1. Procedura centriranja

• Priprema za centriranje odrađena u žurbi, preskočeni koraci i dimenzionalne provjere pomaka,
• Nepravilno centriranje na hladno,
• Soft foot nije uklonjen ili ispravljen
• Pogrešan redoslijed dotezanja vijaka ili primijenjen preveliki moment dotezanja na određenim vijcima
• Nedostatak obuke za djelatnike

2. Podloške

• Prljavština među podloškama
• Savijene ili oštećene podloške
• Podloške naslagane i smještene uz navoj temeljnog vijka
• Stvarna debljina podloški se razlikuje od debljine označene na površini podloške
• Različiti djelatnici stavljaju podloške različite debljine
• Kriva veličina podloški, uvijek koristi podloške koje daju cjelovit i potpun kontakt između nosača i nožice stroja

3. Senzori na uređaju za lasersko centriranje

• Labav nosač senzora predajnika ili prijemnika na uređaju
• Nepravilno montiran senzor na vratilu pogonskog ili pogonjenog stroja
• Prljava leća senzora
• Neodgovarajući način mjerenja otklona
• Nekalibrirani senzori
• Pogrešne vrijednosti unesene prilikom podešavanja uređaja
• Lasersku zraku lomi neka prepreka npr. glavčina na vratilu
• Necentrirano postavljen uređaj uzrokuje da laserska zraka ne dopire do senzora prijemnika
• Necentriranost uzrokuje interferenciju spojke i pomak centralne linije

4. Položaj stroja

• Povećano trošenje ležajeva nije uočeno tijekom popravka pa su postojeći montirani nazad
• Provrti na glavčinama spojke nisu u centru ili su skošeni
• Puknuto ili slomljeno kućište ili nosač
• Soft foot
• Trošenje spojke
• Trošenje umetaka spojke
• Krivi razmak među glavčinama (DBSE)
• Savijene ili oštećene glavčine
• Savijena spojka zbog krivog centriranja na grubo
• Cjevovodi povlače pogonjeni stroj
• Temelji stroja nisu nivelirani
• Puknuća nosača ili savijeni nosači
• Prljavština ispod ili između nožica stroja i nosača
• Zahrđali nosači, zahrđale nožice i/ili pričvrsni vijci i matice
• Završni navoj je savijen pa vijak ne nasjeda pravilno
• Savijene podloške (čvrstoća podloški između vijka i matice trebala bi biti 8.8.)
• Neravno betonirani temelji – provjeriti libelom

5. Radna okolina stroja

• Vibracije uzrokuju pomoćni strojevi i oprema pa se prenose na promatrani stroj
• Tijekom laserskog centriranja na lasersku zraku su utjecali para, čestice prašine, kiša, kondenzat, sve što smanjuje preciznost laserske zrake između predajnika i prijamnika

Redovito čistite i kalibrirajte uređaj za lasersko centriranje, pridržavajte se procedure, provjerite okolinu stroja i čistoću, koristite nove podloške, radite korak po korak i pomalo. Kada nastupe problemi prilikom centriranja, sve ide nizbrdo pa postanemo ljuti i frustrirani. Više ne razmišljamo jasno i želimo čim prije završiti s centriranjem. Ako se nađete u ovakvoj situaciji, stanite, odmaknite se i napravite pauzu pa krenite ispočetka. Često se nakon toga problem centriranja više ne javlja i ubrzo obavite posao, a kasnije vi čak ni ne možete jasno formulirati u čemu je uopće bio početni problem.

Koje pogreške ste otklanjali prilikom centriranja? Podijelite vaša iskustva u komentarima!

8 prednosti laserskog centriranja strojeva

Cilj svake kompanije koja se bavi proizvodnjom je imati strojeve koji rade s minimalnim troškom i visokim razinama produktivnosti. Zato je potrebno redovito održavanje. Primjena laserskog centriranja u kombinaciji s praćenjem pomoću CMMS dodaje vrijednost jer se kontinuirano prati stanje strojeva. Bez redovitog praćenja stanje stroja prolazi nezamijećeno sve dok se ne dogodi kvar. Određene studije bilježe da je do 50% kvarova rotacijske opreme posljedica necentriranosti ispravljanje ovog problema je kritično za proizvodni proces i za budžet.

Strojevi i oprema u funkcionalnom stanju i kontinuiranom radu bez neočekivanih poremećaja su osnovni preduvjet neometanog proizvodnog procesa. Da bi strojevi ostali u optimalnom stanju koriste se napredne tehnologije kao što je lasersko centriranje primjenom digitalnog laserskog uređaja čime se povećava pouzdanost stroja i time proizvodnog procesa. Zaštita rotacijskih strojeva primjenom preciznog laserskog centriranja je potrebna kompanijama ako žele ostati konkurentne na tržištu. Komparatori zadovoljavaju ali njihova preciznost je ograničena, podložni su pogrešnim očitanjima ili oštećenjima.

Uređaj za lasersko centriranje ima široki spektar primjena u proizvodnim postrojenjima različitih industrija. Lasersko centriranje ili poravnavanje strojne linije poravnavanje strojne linije se u petrokemijskoj i naftnoj industriji najčešće koristi za centrifugalne jednostupanjske i višestupanjske pumpe, pumpe za dobavu goriva, vertikalne procesne pumpe, centrifugalne kompresore, puhala zraka, i sl. Najčešći znakovi necentriranosti agregata su: pregrijavanje dijelova i miris nagorjele izolacije, učestali problemi s ležajevima i zvuk “drobljenja” pri radu, povećana potrošnja energije, debalans opterećenja, zaribavanje rotora i povećane vibracije.

Uređaj za lasersko centriranje se sastoji od ručnog ekrana s prikazom pomaka i odstupanja te dva nosača na kojima su digitalni sklopovi koji emitiraju i primaju lasersku zraku, što je prikazano na slici 1. Uređaj je lagan, prenosiv i jednostavan za montažu i korištenje. U ovom videu možete vidjeti kako funkcionira digitalni uređaj.

Slika 1.: Uređaj za lasersko centriranje

Prednosti laserskog centriranja rotacijskih strojeva su:

1. Točnost mjerenja pomaka u vertikalnom i horizontalnom smjeru do 0,0025 mm

2. Rano otkrivanje problema poput soft foot-a, čime se omogućava proaktivan pristup otklanjanju problema

3. Smanjenje vibracija produljuje radni vijek strojeva i podiže kvalitetu proizvoda

4. Manji broj hitnih popravaka i niži troškovi rada

5. Manji broj neplaniranih zastoja doprinosi optimizaciji proizvodnje

6. Smanjeni troškovi održavanja i rezervnih dijelova kao rezultat spriječenih oštećenje brtvenica ležajeva, vratila i spojki zbog pravilno centriranog stroja

7. Smanjenja potrošnja energije jer se poništavaju sile koje uzrokuju naprezanje. Neodgovarajuće centrirani agregati troše više energije tijekom rada da bi postigli iste rezultate kao i dobro centrirani agregati.

8. Preventivno održavanje se podiže na veću razinu. Redovita provjera centriranosti pomoću laserskog uređaja kada stroj nije u radu brzo otkriva potencijalne nedostatke pa se odmah na licu mjesta napravi korekcija precentriranjem. Za strojeve snage do 50 kW čitav posao ne bi trebao trajati više od 30 min.

Lasersko centriranje smanjuje mogućnost pogreške, ima veliku točnost mjerenja te pojednostavljuje čitavu proceduru centriranja. Uređaj ima jednostavan grafički prikaz strojeva s odgovarajućim vrijednostima potrebnim za odraditi korekcije i uživo praćenje kako se vrijednosti mijenjaju dok istovremeno radimo korekciju podlaganjem ili pomicanjem stroja. Izvještaji o izvršenim korekcijama se kreiraju direktno s uređaja, mogu se prebaciti na računalo ili na mrežu jer je softver jednostavan za korištenje.

Kada se koriste komparatori za kompleksna centriranja nema potrebe za ručnim računanjem položaja, nije potrebno demontirati spojku radi poravnavanja, nosači se mogu montirati neovisno o udaljenosti glavčina između pogonskog i pogonjenog stroja i veličini spojke. Moguće je izvršiti neograničeno puno ponavljanja mjerenja pomaka, dozvoljena odstupanja su već pohranjena u softveru i obuka djelatnika za rukovanje uređajem je jednostavna. Nedostataka je relativno malo, najveći nedostatak je veliko početno ulaganje jer je uređaj skup, potrebno je jako pažljivo rukovanje da se spriječi oštećenje i treba određeno vrijeme za savladati programiranje uređaja, čitanje rezultata i stjecanje praktičnog iskustvo u izvršavanju laserskog centriranja. U ovom videu je prikazana primjer čitave procedure centriranja pumpnog agregata pomoću laserskog uređaja i bilježenje pomaka.

Primjenjujete li lasersko centriranje? Što smatrate prednostima i nedostacima? Podijelite mišljenje u komentarima!

 

12 Najčešćih znakova oštećenja odrivnih ležajeva

U prethodnom članku upoznali smo se s elementima pravilnog podmazivanja i osnovama konstrukcije aksijalnih odrivnih ležajeva sa samopodesivih segmenata, koji uz pravilno održavanje mogu imati dugi životni vijek. Međutim, svi su elementi strojeva podložni trošenju i habanju kada se poremete njihovi radni uvjeti tijekom duljeg vremenskog perioda. Danas ćemo vidjeti koja su najčešća oštećenja odrivnih ležajeva, znakove po kojima ćemo ih prepoznati te koje korektivne radnje primjeniti kako bismo spriječili da dođe do oštećenja ili sanirali oštećenja nakon što se dogode.

Neka od opisanih oštećenja se javljaju pojedinačno, a ponekad dolazi do kombinacije dvaju ili više tipova oštećenja zbog sličnih uzroka, npr. trošenja, dubokih ogrebotina i abrazije, gubitka uljnog filma uz djelovanje preopterećenja i sl. Brzina vrtnje na obodu odrivnog ležaja se kreće od 30 m/s do 100 m/s pri čemu tlak na površini ležaja iznosi 0,1 bar do 30 bar i ove radne uvjete treba uzeti u obzir pri analizi nastalih oštećenja.
Krenimo redom:

1. Trošenje metala se odražava na površinama koje su bile u međusobnom kontaktu, mijenja se boja na površini i nastaju udubljenja. Trošenje je posljedica povećanih (prevelikih vibracija) kroz dulje vrijeme, djelovanja prevelikog opterećenja na segmente te smanjenja kontaktne površine koja nosi opterećenje. Nastala oštećenja se otklanjaju prelijevanjem odrivnih segmenata novim slojem bijelog metala i strojnom obradom na potrebnu debljinu, ustanoviti gdje dolazi do preopterećenja i zašto te nastojati smanjiti preopterećenje te ponovno centrirati stroj i otkloniti uzrok povećanih vibracija.

2. Erozija se prepoznaje po nastalim urezima na površini bijelog metala koji se protežu u smjeru rotacije ležaja ili po tragovima trošenja. Eroziju uzrokuje djelovanje čestica metala ili prljavštine koje se zateknu u uljnom filmu i stružu po površini bijelog metala te velika brzina strujanja fluida čime se drastično smanji debljina uljnog filma i posljedično, nosivost opterećenja.

Eroziju možemo spriječiti filtriranjem i ispiranjem sustava podmazivanja prije nego se stroj pokrene u rad, redovitom zamjenom mrežice/uloška filtera te saniranjem odrivnih segmentata na način da se preliju bijelim metalom i potom strojno obrade na potrebnu debljinu.

3. Duboke ogrebotine ili risevi na površini nastaju u vrlo kratkom vremenu kao posljedica struganja krupnijih metalnih čestica ili prljavštine po bijelom metalu. Vratila izrađena od legura koje u svom sastavu sadrže krom ili mangan u udjelu od 2% do 14% nisu kompatibilni sa bijelim metalom, dok će uljna emulzija zbog prisustva vode dovesti do nastanak tankog sloja oksida na površini. Provjerite od kojeg su materijala načinjeni vratilo, odrivni prsten i odrivni segmenti, danas je to moguće primjenom PMI metode ili laboratorijskom analizom strugotine materijala. Ako analiza pokaže nekompatibilnost, zamijenite vratilo ili odrivni ležaj sa drugima izrađenim od odgovarajućih materijala.

4. Abrazija se javlja u obliku paralelnih ogrebotina uz obod odrivnog segmenta koje se pogoršavaju tijekom vremena. Uzrokuju je čestice metala ili prljavštine koje imaju veći promjer nego što je debljina uljnog filma. Kroz nastale ogrebotine ulje „bježi“ pa se smanjuje debljina uljnog filma. Obavezno redovito kontrolirajte čistoću ulja, redovito mijenjajte uloške filtera te izmijenite cjelokupnu količinu ulja pri svakom servisu stroja uz ispiranje sustava podmazivanja.

Slika 1.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 1. – 4.

5. Zamor materijala odrivnog ležaja uzrokuje preveliko dinamičko opterećenje, pregrijavanje tijekom rada, necentričnost, visoke vibracije ili pogrešna montaža. Prepoznaje se po sitnim uzdužnim pukotinama na površinama bijelog metala odrivnih segmenata na mjestu gdje je djelovalo opterećenje. Pukotine se ne šire u dubinu. Spriječavanje zamora materijala je zapravo spriječavanje djelovanja prevelikog dinamičkog opterećenja, pravilna montaža ležaja, izbor ležaja koji podnosi veće radno opterećenje te pravilno centriranje stroja.

6. Točkasta elektro korozija (pitting) se primjećuje u obliku velikog broja malih jednoliko raspoređenih rupica (udubljenja) koncentriranih na određenom dijelu površine bijelog metala odrivnog ležaja te na vratilu stroja, najčešće tamo gdje je uljni film bio pretanak da stvori izolaciju. Dolazi do pojave elektrostatičkog naboja između vratila i ležaja te stvaranja elektromagnetskih struja zbog vrtnje vratila. Potrebno je provjeriti uzemljenje stroja, kvalitetu ulja za podmazivanje i pregledati ležajno kućište za slučaj da se u njemu kondenzira vlaga te stvara emulziju koja narušava kvalitetu ulja smanjujući sposobnost uljnog filma da stvori dovoljno debeo sloj izolacije.

7. Mjehuri na površini bijelog metala su posljedica izdvajanja vodika iz kristalne rešetke i njihovo gomilanje na granicama kristalnih zrna, pri čemu dolazi do mehaničkog pucanja veze. Površina bijelog metala se mora prebrusiti, preliti novim slojem bijelog metala i strojno obraditi na potrebnu debljinu.Potrebno je provjeriti sastav materijala od kojeg je odrivni ležaj izrađen.

8. Necentričnost ležaja je uzrokovana koncentracijom radnog opterećenja na samo jednoj strani odrivnog ležaja, aksijalnim pomakom između centralne osi ležaja i vratila, necentrično ugrađenim kućištem ili necentrično postavljenim vratilom. Posljedice se primjećuju na odrivnim segmentima koji budu istrošeni samo s jedne strane, one na kojoj je radno opterećenje djelovalo većim intenzitetom, lokaliziranog trošenja bijelog metala, povećane temperature ležaja i zamora materijala na dijagonalno suprotnim strana od onih na kojima je djelovalo povećano opterećenje.

Necentričnost spriječavamo tako da demontiramo ležaj i ponovno ga montiramo pazeći i provjeravajući više puta centriranost pomoću komparatora. Ako se problem i dalje ponavlja, potrebno je razmotriti ugradnju drugačijeg tipa ležaja koji će biti otporniji na pojavu necentričnosti, npr. samopodešavajući klizni ležaj.

Slika 2.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 5. – 8.

9. Pregrijavanje se primjećuje po naslagama smeđe boje nalik na lak na površinama gdje je djelovala visoka temperatura, promjenama boje čelika i lokaliziranih sitnih pukotina. Uzroci pregrijavanja odrivnog ležaja su prevelika brina vrtnje ili preveliko radno opterećenje, nestanak uljnog filma, previsoka temperatura ulja, nedovoljna zračnost i nedostatak hlađenja. Pregrijavanje ćemo spriječiti redovitim čišćenjem hladnjaka ulja, povećanjem protoka ulja te povećanjem nosivosti ležaja.

10. Cikličko grijanje/hlađenje ostavlja na površinama odrivnih segmenata reljefni uzorak, pri čemu dolazi do pukotina na granicama metalnih zrna. Uzroci su ponavljajuća izloženost naglim promjenama temperature koja uzrokuju ekspanziju kristalnih rešetki u bijelom metalu ili povećana koncentracija kositra u bijelom metalu, s obzirom da kositar nema dobru termičku stabilnost. Preporučuje se izbjeći izlaganje odrivnog ležaja naglim promjenama temperature tijekom rada te preliti segmente novim slojem bijelog metala poznatog kemijskog sastava (ovo rješenje je relativno brzo, cjenovno pristupačno u usporedbi sa kupovinom novih segmenata i kao što ćete primjetiti kroz ovaj članak, pomaže u brojnim situacijama).

Slika 3.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 9. – 12.

 11. Djelovanje preopterećenja je vidljivo po dubokim risevima na površni ležaja, udubljenjima i kružnim tragovima na obodu odrivnih segmenata. Preopterećenje je posljedica rada pri uvjetima izvan konstrukcijski dozvoljenih, nedostatka odgovarajuće debljine uljnog filma, previsoke temperature ulja, neodgovarajuće viskoznosti ulja ili pogrešne zračnosti. Preopterećenje odrivnog ležaja ćemo spriječiti tako da provjerimo postojeću nosivost i radne uvjete, ugradimo ležaj koji je konstrukcijski odgovarajući da može podnijeti radno opterećenje ili povećamo kapacitet nošenja radnog opterećenja.

12.  Gubitak uljnog filma uzrokuje nedovoljna količina ulja za podmazivanje ili ulje neodgovarajućeg viskoziteta, distorzija odrivnih segmenata ili naglo povećanje radnog opterećenja prilikom pokretanja stroja. Posljedice gubitka uljnog filma se vide u obliku polirane površine ležaja, posebno bijelog metala te nedostatka pukotina. Osnovni način spriječavanja oštećenja je osigurati dovoljnu količinu ulja za podmazivanje odgovarajućeg viskoziteta te prije montaže provjeriti geometriju odrivnih segmenata jesu li površine ravne i pravokutne.

Koja oštećenja odrivnih ležajeva ste susretali? Koji su bili uzroci oštećenja? Podijelite iskustva u komentarima!

7 načina za ublažiti soft foot

     Pojava soft foot ili u doslovnom prijevodu mekana stopala je čest problem prilikom centriranja rotacione opreme, te najčešći uzrok kvarova koji se ponavljaju prilikom  necentriranosti vratila pogonskog i pogonjenog agregata. Utječe na kvalitetu centriranja, uzrokuje povećane vibracije, smanjuje radni vijek elektromotora i uzrokuje povećanu zračnost u zupčanicima reduktora i ležajevima na pumpama. Danas razmatramo načine za sprječavanje pojave soft foota.

     Naziv soft foot označava nedovoljan kontakt između nožica (ili stopala) kućišta nekog stroja i temeljne ploče koja ga podupire. Može biti paralelni ili kutni, ili kombinacija oboje. Na slici 1. je prikazan paralelni i kutni soft foot elektromotora. Kod kutnog soft foota, nožica elektromotora dotiče temeljnu ploču, međutim doticaj nije jednolik po cijeloj duljini nožice. Kada se dotegnu vijci koji spajaju nožicu elektromotora s temeljnom pločom, nožica se izvitoperi kako bi se prilagodila temeljnoj ploči. Uzroci nastanka ove pojave su iskrivljene nožice, iskrivljeni nosači stroja, neravno postolje stroja, neravna temeljna ploča, nedovoljan broj podložnih limova ispod nožice, nakupljena nečistoća ispod nožice te preveliko naprezanje nožica jer su vijci prečvrsto stisnuti pa uzrokuju izvijanje nožica.

Slika 1.: Soft foot elektromotora

     Posljedice soft foota na centriranje agregata su deformirani ili savijeni podložni limovi, savijene nožice, prošireni provrti temeljnih vijaka i deformirani nosači stroja. Jednom kada se dotegnu vijci na mjestu soft foota, neznatno se mijenja relativan položaj vratila u horizontalnoj ili vertikalnoj ravnini. Zapamtite da svako dotezanje ili popuštanje temeljnih vijaka neznatno mijenja položaj vratila u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini. Ako se poravnavanje radi pomoću lasera, može se primijetiti da nastane vidljiva promjena kada se doteže određeni vijak na jednoj od nožica. Često je upravo to mjesto gdje dolazi do nastanka soft foota. Položaj osi simetrale vratila se mijenja sa promjenom soft foota. Ako se vijci ne dotežu i popuštaju po određenom rasporedu, može doći i do pomaka osi simetrale vratila u odnosu na ostalu opremu npr. do zatezanja priključnih cijevi.

Načini za spriječavanje nastanka soft foota su:

1. Kontrola. Obavezno provjerite jesu li temeljna ploča i temelji i ravni (koristite libelu)

2. Čišćenje. Temeljito očistite temeljnu ploču i sve nožice na agregatima, uklonite naslaga sa svih površina koje su u doticaju

3. Upotreba čistih i ravnih podložnih limova. Ako režete čeličnu ploču i sami izrađujete podložne limove određene debljine, provjerite da je materijal očišćen, odmašćen, ravan, jednake debljine i bez naslaga

4. Prilikom centriranja na grubo, napravite provjeru ima li soft foota na pogonskom i pogonjenom stroju. Prvo ostavite sve pričvrsne vijke otpuštene pa provjeravajte jednu po jednu nožicu na sva 4 kraja pomoću komparatora i podložnog lima debljine 0,1mm. Ako ima otklona, postavite dodatne podložne limove, po mogućnosti što manji broj limova. Ako otkrijete kutni soft foot na nekoj nožici, prerežite jedan podložni lim na pola i postavite ga ispod nožice. Oduprite se ideji da stavite više limova odjednom i podebljate njihovu količinu ispod nožice jer ćete kasnije imati problema s ponovnim pozicioniranjem nekoliko limova istovremeno uz održavanje iste ravnine. Jednom kada je ispravljen kutni soft foot, zategnite svaki vijak po redoslijedu na slici 2. Pridržavajte se istog redoslijeda svaki put kada se vijci popuštaju ili dotežu.

Slika 2.: Redoslijed dotezanja vijaka na nožicama

5. Kada su dotegnuti svi vijci na svim nožicama, ponovo popustite vijke na jednoj nožici i provjerite ima li soft foot pomoću komparatora ili stavljanjem podložnog lima debljine 0,05 mm. Ponovite proceduru provjere svih nožica radi kontrole je li i dalje prisutan soft foot. Po potrebi podložite svaku nožicu dodatnim limovima, samo nemojte pretjerivati. Zapamtite da više nije uvijek bolje!

6. Dotegnite do kraja sve vijke (po 3 prolaza) pridržavajući se redoslijeda iz koraka 4). U prvom prolazu dotegnite vijke rukom, u drugom prolazu dotegnite vijke na 50% priteznog momenta, u trećem prolazu dovršite dotezanje na puni pritezni moment. Ovako ćete ukloniti potencijalni zaostali soft foot. Provjerite u priručniku za rukovanjem stroja vrijednost priteznog momenta koji preporučuje proizvođač.

7. Dodatno provjerite prisutnosti soft foota prilikom laserskog centriranja. Drugi način je pomoću 2 komparatora. Napominjem da soft foot ne mora nužno biti prisutan zbog nepravilnih nožica na stroju nego radi neravne temeljne ploče na koju je agregat montiran. Provjerite je li nosač (najčešće I ili U profil na koji je stroj položen) ravan po čitavoj duljini i u potpunom kontaktu s nožicama na gornjoj strani te se temeljnom pločom na donjoj strani. Ako ima zazora, podložite ga limovima potrebne debljine.

           Za kraj, procedura centriranja, podlaganja i ponavljajućih mjerenja oduzima dosta vremena pa se oboružajte strpljenjem. I ne zaboravite ponijeti komparatore i libelu 🙂

Na koji način provjeravate soft foot? Podijelite svoje metode sa mnom u komentarima!

Dijagnostika necentriranosti dvaju strojeva

     Necentriranost nastaje kada vratilo pogonskog i pogonjenog stroja nisu poravnati u istoj ravnini simetrije. Slika 1.  prikazuje primjer paralelne i kutne necentriranosti. Čest slučaj je necentriranost u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini. Najveći uzrok frustracije prilikom centriranja dvaju strojeva je upravo kutna i paralelna necentriranost po horizontali i po vertikali. Ispravljanje u horizontalno smjeru utječe na vertikalni smjer i obratno, pa je potrebno pomicanje, postavljanje limova, mjerenje i tako nekoliko puta za redmo sve dok se ne postigne zadovoljavajuća vrijednost, npr. x=0,03 mm i y=0,03 mm.

Slika 1.: Paralelna (lijevo) i kutna necentriranost (desno) (Izvor)

     Necentriranost spojke između dva stroja je čest slučaj kada se povezuju pogonski i pogonjeni stroj različitih proizvođača. Npr. proizvođači pumpi ne proizvode elektromotore i proizvođači elektromotora ne proizvode reduktore. Primjera je bezbroj. Jedini slučaj kada nećete imati problema s centriranjem spojke je ako uzmete pumpu i elektromotor na istom vratilu. Prednost povezivanja strojeva različitih proizvođača ogledava se u fleksibilnosti postizanja potrebnih protoka i tlakova pri različitim snagama pogonskog stroja tijekom rada. Ovdje značajno pomaže montaža fleksibilnih spojki između vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Što su dva vratila više otklonjena od centralne ravnine simetrije, to će veće biti naprezanje spojke, rezultat naprezanja je nastajanje povećanih vibracija. Povećane vibracije su glavni krivac za smanjenje vijeka trajanja mehaničkih brtvenica i ležajeva na manje od 5 godina.

     Necentriranost se u dijagramu ovisnosti amplitude o frekvenciji prikazuje kao niz harmonika prilikom vrtnje vratila na radnoj brzini, što se vidi na slici 2. Harmonici nastaju zbog naprezanja spojke. Harmonici zapravo nisu posljedica vibracija stroja na ovim frekvencijama, nego šum procesuiranog signala zato što je kretanje spojke ograničeno glavčinama postavljenima na vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Iako su čelična vratila su kruta, prilikom rada će se malo izviti. Ovo izvijanje obaju vratila se ciklički ponavlja i stvara sile na ležajeve te nezamjetno pomiče oba kućišta. S druge strane, kućišta i ležajevi stvaraju reakcijske sile i odupiru se izvijanju, što sprječava pomicanje vratila (zakon akcije i reakcije na djelu). Ograničavajuće sile također sprječavaju kretanje normalnog sinusnog vala do vrha amplitude. Sinusni val nastalo izvijanjem vratila je iskrivljen do ekstrema i odsječen. Ovaj poremećaj stvara harmonike. Preostali dio sinusnog vala je pomaknut u drugi dio spektra tj. prema višim frekvencijama.

Slika 2.: Spektar vibracija s izraženim harmonicima ukazuje na necentriranost (Izvor)

     Ako uočite uzorak harmonika poput ovoga na slici 2. prilikom mjerenja vibracija na rotacijskim strojevima povezanim fleksibilnom spojkom, možete posumnjati na necentriranost. Akceleracija ukazuje na visoke frekvencije u odnosu na brzinu i pomak. Sličan uzorak harmonika javlja se i ako su ležajevi pogonjenog stroja van centra. Ako se pojave harmonici u spektru za strojeve povezane običnom spojkom, necentriranost nije uzrok vibracija. Harmonici mogu biti uzrokovani ako su ležajeva oštećeni ili ako je prisutan neki drugi poremećaj. Provjeriti možete tako da demontirate spojku i ispitate vibracije kada je elektromotor u radu. Nestanak harmonika na elektromotoru koji vrti odvojen od pogonjenog stroja je dobar pokazatelj necentriranosti spojke. Ako su harmonici prisutni kada elektromotor radi samostalno, onda je uzrok vibracija u elektromotoru a ne u necentriranosti dvaju strojeva.

*** Na koji način dijagnosticirate necentriranost strojeva? Podijelite svoje iskustvo sa mnom u komentarima!

Centriranje turbinskog agregata

        Parne turbine su uz elektromotore najčešće korišteni pogonski strojevi za pokretanje pumpi i kompresora. Iz tog razloga, današnja tema je metoda centriranja turbinskog agregata. Na slici 1. prikazan je turbinski agregat koji se sastoji od jednostupanjske parne turbine i višestupanjske pumpe, međusobno povezanih spojkom. Spojka mora biti fleksibilna zbog promjene temperature i opterećenja prilikom pokretanja, zaustavljanja i tijekom rada agregata kada dolazi do pomaka vratila.

Slika 1.: Turbinski agregat (Izvor)

          Sve fleksibilne spojke su ograničene konstrukcijom i područjem rada. Čak i kada rade u dozvoljenim uvjetima, spojke imaju određeni otpor na savijanje. Povećanje sile savijanja nastaje kada turbinski agregat nije centriran kako treba, što dovodi do povećanja opterećenja na ležajeve tijekom vrtnje vratila. Rad agregata u normalnim uvjetima pri čemu su poravnata vratila pogonskog i pogonjenog stroja smanjuje savijanje elemenata spojke i po potrebi omogućava kretanje vratila u oba smjera (ponekad kažemo da vratilo slobodno „šeta“). Jedan od najčešćih uzroka povećanih vibracija turbinskih agregata je upravo necentriranost. Često dolazi do pojačanog trošenja ležajeva i brtvi zbog necentriranosti agregata. Rjeđe se događa pucanje elemenata spojke, ležajeva ili lom vratila. Za pravilan rad agregata jako je bitna pravilna metoda centriranja tj. poravnavanja.

         Centriranje na hladno je procedura poravnavanja pogonskog i pogonjenog stroja pri normalnoj temperaturi okoline. Pogonjeni stroj nije prethodno zagrijan na radnu temperaturu i može (ali i ne mora) biti napunjen radnim medijem. Centriranje se obično izvodi sa dva komparatora postavljen na glavčine oba stroja i vrtnjom vratila na ruku, što je prikazano na slici 2. Pozicioniranje pogonskog i pogonjenog stroja mora biti takvo da omogućava neometano toplinsko istezanje vratila i izvijanje materijala nastalo kada su strojevi zagrijani na radne temperature.

Slika 2.: Položaj komparatora priikom centriranja (Izvor)

Buduća promjena duljine zbog toplinskog istezanja koju treba uzeti u obzir prilikom centriranja može biti preuzeta iz priručnika proizvođača, po iskustvu tehničara koji vrši centriranje te izmjerena prilikom prethodnog pokretanja ili zaustavljanja stroja. Precizan način određivanja je primjenom formule za izračunati toplinsko istezanje u mm:

ΔL = L x 0.000012 x ΔT

pri čemu je:

ΔL – promjena duljine nastala toplinskim istezanjem materijala, mm

L – početna duljina izmjerena od osi vratila do temeljne ploče, mm

T – promjena temperature, razlika između radne temperature stroja i temperature okoline, °C

Toplinsko istezanje u vertikalnom smjeru je minimalno jer je prosječna temperatura nosača kućišta koji je vijcima pričvršćen za temeljnu ploču niža u odnosu na samo kućište.

         Centriranje na toplo je procedura poravnavanja pogonskog i pogonjenog stroja kada su oba zagrijana na radnu temperaturu. Motri se i mjeri promjena položaja nakon što se agregat prvo centrirao na hladno a zatim u potpunosti zagrijao. Provjerava se je li došlo do većih pomaka u odnosu na položaj u hladnom stanju agregata, ako se ustanove nesukladnosti, potrebno je napraviti korekciju. Ova metoda je indirektna, međutim kada se pravilno primjeni, daje pouzdan rezultat.

*** Na koji način centrirate turbinske agregate? Podiejlite svoja iskustva sa mnom u komentarima!