Precyzyjne centrowanie wału, a zużycie energii

Od dawna wierzy się wśród specjalistów zajmujących się konserwacją i niezawodnością, że zużycie energii elektrycznej silnika musi być mniejsze, gdy maszyny wirujące są precyzyjnie ustawione – ustawione w osi, względem ustawienia braku lub złego osiowania. Przeprowadzono wiele badań na ten temat, które wykazały zróżnicowane wyniki, od 1% do nawet o 10% mniejszego zużycia energii w maszynie po osiowaniu wałów.


Oszczędności energii, szczególnie ze względu na precyzyjne ustawienie maszyn, są trudne do oszacowania, szczególnie w środowisku testowym lub laboratoryjnym. Jeśli maszyna ma mniejsze naprężenia do pokonania z powodu niewspółosiowości, zużycie energii również powinno być mniejsze. Jednak w terenie istnieje wiele zmiennych, które mogą wpływać na zużycie energii, takich jak wydajność silnika, obciążenie, typ złącza, właściwa instalacja maszyn, właściwe smarowanie i gospodarka olejowa, stan zużycia podzespołów maszyn, odpowiedni plan remontowy czy serwis maszyn.

Pomiar zużycia energii elektrycznej dla pompy


Pomiar zużycia energii dwóch identycznych zestawów pomp przed i po precyzyjnym osiowaniu wału. Nowe pompy wody lodowej były napędzane silnikami elektrycznymi o mocy 75 KM. Dane poboru mocy zostały wykonane przed i po wyrównaniu z identycznymi prędkościami (CWP 1 VFD = 46,6 Hz, CWP 2 VFD = 47,3 Hz) i obciążeniem. Zużycie energii CWP 1 zmniejszyło się o 8% (5,7 kWh), a zużycie mocy CWP 2 spadło o 2,5% (1,7 kWh). W celu oszacowania oszczędności kosztów związanych ze zmniejszonym zużyciem energii, musimy przyjąć kilka założeń.

Na potrzeby dyskusji przyjmiemy, że te maszyny zużywają moc w tym tempie przez 80% roku przy średniej stawce za energię elektryczną w wysokości x ZŁ za kWh. Korzystając z tych założeń, oszczędności w kosztach CWP 1 wynoszą x ZŁ rocznie, a oszczędność kosztów CWP 2 wynosi x ZŁ rocznie. Wzór na oszczędność kosztów stosowany w tym przykładzie to: Redukcja zużycia (kWh) X 8760 godz./rok X 80% X x ZŁ (stawka kWh).

Zalety osiowania pompy, silników elektrycznych


Maszyny te okazały się być źle ustawione. Zestaw pomp zostały wysłane na podstawę, która była tylko zgrubnie wyrównana w fabryce. Pomimo tak znacznej poprawy warunków ustawienia osi wałów porównanie jest nadal potrzebne. Często widzimy takie typy maszyn, zwłaszcza pompy HVAC, z dużą niewspółosiowością. Wielokrotnie jest to wynikiem polegania na wyrównaniu osi fabrycznym na podstawie pompy lub użycia prostej krawędzi tylko do wyrównania pola. Podkładki regulacyjne pozwalają na poprawę ustawienia i regulacji osi wałów maszyn znacząco zmniejszając zużycie energii elektrycznej, poziom drgań oraz zużycia podzespołów takich jak: sprzęgło na wale, łożyska toczne czy uszczelnienia techniczne.


Chociaż dane te nie przedstawiają dużego rozmiaru próby, wydaje się, że wspierają one teorię, że precyzyjne wyrównanie może przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii. W przypadku konkretnego zestawu maszyn klienta, w której zostały pobrane dane, istnieje co najmniej 30 jednostek o podobnej wielkości (i wiele mniejszych jednostek). Jeśli zastosujemy mniejszą kwotę dwóch oszczędności kosztów (2,5%) w tej populacji maszyn, potencjalne oszczędności w zużyciu energii dla prostego precyzyjnego ustawienia kilkudziesięciu pomp mogą z łatwością przekroczyć kwotę kilkudziesięciu tyś. ZŁ Nagle mówimy o prawdziwych pieniądzach!

Metody osiowania wału – centrowanie osi

Wszystkie typy maszyn posiadające wały jako integralną część ich konstrukcji, mają problemy związane z osiowaniem wałów. Wyrównanie wału jest metodą lub procedurą, w której wały maszyn, takich jak silniki i turbiny, są podłączone do generatora lub pompy w prawidłowym ustawieniu osi. Niewłaściwe ustawienie prowadzi do zwiększenia naprężeń w wałach, a tym samym może spowodować uszkodzenie maszyny.

Ustawienie wału jest konieczne, gdy silnik lub napędzana maszyna jest nowa lub gdy jest demontowana z powodu nieprawidłowego działania. Ponadto, jak sama nazwa wskazuje, głównym celem osiowania wałów jest upewnienie się, że środkowa linia wału wirnika silnika pokrywa się z linią środkową napędzanej maszyn, tj. pompą lub generatorem. Dlatego konieczne jest wyrównanie wałów, aby zapobiec drganiom, a także ułatwić płynną pracę maszyny.

Rodzaje błędów osiowania wałów

W zakładach produkcyjnych znajduje się wiele takich wirujących urządzeń, jak pompy, generatory i silniki czy wentylatory. Dlatego warto posiadać wiedzę na temat metod, technik i koncepcji osiowania wałów maszyn. Zanim poznamy procedurę centrowania osi wałów, bardzo ważne jest, aby najpierw poznać rodzaje niewspółosiowości. 

Zasadniczo istnieją dwa główne typy niewspółosiowości:

1. równoległy (znany również jako offset)

2. kątowe (znane również jako gap)

Przy równoległej niewspółosiowości dwa wały do centrowania mają linie środkowe, które są równoległe do siebie, ale są w przesunięte względem siebie. W przypadku niewspółosiowości kątowej oś obu wałów jest umieszczona pod kątem względem siebie. Jak właściwie przebiega wyrównanie i jakie są główne metody osiowania wałów?

Rodzaje centrowania wału

Osiowanie wału jest możliwe tylko wtedy, gdy dwa końce wałka nie są wygięte lub krzywe, lecz zwrócone są do siebie symetrycznie. Teraz dwa końce wałów należy wyrównać, można to wykonać dwiema głównymi metodami.

Metody osiowania wałów:

• Wyrównanie przesunięcia

• Wyrównanie kątowe

Niestety, takie wyrównanie nie jest doskonałe. Oznacza to, że wykonane osiowanie wałów jest nie dokładne przy pomocy liniowej linijki krawędziowej lub szczelinomierza. Możliwe jest jednak precyzyjniejsze centrowanie wałów za pomocą czujników zegarowych z podstawami magnetycznymi.

Jakakolwiek szczelina między wałami będzie wskazywać, że wał jest przesunięty lub źle ustawiony i musi zostać poprawiony. Ta niewspółosiowość może zostać usunięta poprzez regulację silnika lub podniesienie platformy silnika lub napędzanej maszyny za pomocą podkładek.

Wyrównanie kątowe

Ta metoda może być używana przez wstawienie szczelinomierza i tutaj są kroki wymienione poniżej.

• Umieścić szczelinomierz między powierzchniami sprzęgającymi wałów

• Po ustawieniu szczelinomierza oba złącza obracają się w połowie jednocześnie

• Odczyty na szczelinomierzu sprawdzane są w czterech punktach sprzęgła wału

• Jakakolwiek różnica w odczytach oznacza, że ​​pomiędzy wałami występuje kątowe przesunięcie

• Niewspółosiowość można poprawić, podnosząc maszynę lub używając podkładek pod podstawą silnika, pompy lub generatora.

Aby zapobiec ponownemu wystąpieniu niewspółosiowości, silnik i napędzana maszyna powinny być solidnie przykręcone do podstawy maszyny po ustaleniu ostatecznych pozycji obu, silnika i napędzanych maszyn.

Typowe tolerancje osiowania

Chociaż nie jest możliwe przedstawienie ogólnego stwierdzenia obejmującego wszystkie typy maszyn i sytuacji, jednak dostępna tabela tolerancji powinna dać inżynierom zgrubny pomysł dotyczący metod ustawiania maszyn i urządzeń. Informacje te podane są przez producentów i instrukcje obsługi maszyn.

Narzędzia do diagnostyki drganiowej łożysk tocznych

Na rynku dostępnych jest wiele narzędzi umożliwiających diagnostykę drganiową łożysk tocznych. Każde z dostępnych narzędzi charakteryzuje się specjalistycznymi zadaniami pomiarowymi dostosowanymi dla danego typu, rodzaju lub wielkości maszyn, a nawet branży.

Miernik drgań

Jednym z takich mierników jest mobilny miernik drgań. Przeznaczony jest do pomiarów wibracji maszyn. Może być używany przez służby utrzymania ruchu, dział serwisu, instalatorów, pracowników działów badań i rozwoju itp. Analizator drgań posiada wbudowany filtr maszynowy (10 Hz ÷ 1 kHz) zgodny ze standardem ISO 10816, który umożliwia ocenę stanu technicznego maszyn. Przyrząd ten umożliwia jednoczesne pomiary przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia. Trzy profile drgań umożliwiają równoległe pomiary z trzema niezależnie zdefiniowanymi filtrami i stałą czasu detektora RMS. Każdy z profili pomiarów zapewnia dużą liczbę wyników (m. in RMS, Peak i Max), FFT.

Zaawansowany zapis historii przebiegu czasowego dla każdego profilu dostarcza kompletnych informacji o mierzonym sygnale. Dane pomiarowe zapisywane na karcie microSD w łatwy sposób mogą zostać zgrane na każdy komputer za pomocą interfejsu USB i oprogramowania SvanPC++.

Najczęściej spotykane rodzaje uszkodzeń łożysk tocznych.

Łożyska toczne występują praktycznie we wszystkich rodzajach maszyn i urządzeń spotykanych w każdej gałęzi przemysłu. Diagnostyka drganiowa łożysk tocznych od wielu lat jest standardem powszechnie spotykanym w zakładach produkcyjnych.

Kontrola stanu technicznego maszyn, a w szczególności zużycia eksploatacyjnego łożysk, poprawności montażu czy współosiowości wałów, jest podstawą do oceny stanu technicznego urządzenia. Za pomocą odpowiednich narzędzi oraz badań diagnostycznych działy utrzymania ruchu mogą dokładnie zaplanować zadania zapobiegające awaryjnemu zatrzymaniu maszyn i w rezultacie produkcji.

Jeżeli łożyska toczne używane są w sposób właściwy, powinny one przepracować przewidywany czas pracy wynikający z ich żywotności zmęczeniowej. Jednakże łożyska często ulegają przedwczesnym uszkodzeniom wskutek błędów, których można uniknąć.

Stan techniczny maszyn i urządzeń można kontrolować za pomocą odpowiednich do tego celu narzędzi diagnostycznych. Umiejętne wykorzystanie oraz analiza wyników badań diagnostycznych dostępnych w elektronicznych narzędziach pomiarowych takich jak np. mierniki i analizatory drgań pozwala między innymi na wydłużenie czasu pracy między remontami, redukcję kosztów utrzymania ruchu oraz uniknięcie nieplanowanych awarii i związanych z tym strat finansowych przedsiębiorstwa.

Do głównych czynników wpływających na poprawę stanu technicznego łożysk wpływa jakość smarowania, poprawność montażu, współosiowość oraz redukcja drgań.

Do najczęściej spotykanych rodzajów uszkodzeń łożysk tocznych można zaliczyć:

  • zużycie spowodowane cząstkami ściernymi (słabe wgniecenia na bieżniach i elementach tocznych),
  • niedostateczne smarowanie (objawia się bieżniami wypolerowanymi na wysoki połysk),
  • drgania (wgłębienia w dnie łożyska),
  • korozja cierna,
  • łuszczenie w wyniku korozji ciernej,
  • pęknięcia na powierzchniach bocznych (montaż bez specjalnych narzędzi),
  • brak współosiowości.

Vibtech – Narzędzia utrzymania ruchu

Firma VIBTECH zajmuje się produkcją podkładek regulacyjnych do osiowania maszyn oraz sprzedażą narzędzi przeznaczonych dla warsztatów służb utrzymania ruchu. 

Vibtech

Nasza oferta skierowana jest do zakładów produkcyjnych. Zapraszamy do kontaktu. Przygotujemy kompleksową ofertę wyposażenia technicznego.

www.vibtech.pl

Diagnostyka maszyn i laserowe osiowanie bez tajemnic!