Азбука центровки оборудования

Лазерная центровка валов — один из способов исправить несоосность. В данной статье мы рассмотрим сначала, как определить источник проблемы, когда вращающиеся валы работают неправильно, а затем обсудим способы решения.

Специалисты по техническому обслуживанию упрощенно рассматривают несоосность оборудования (насосов, двигателей, вентиляторов и др.). Их интересует только два аспекта: как понять, что что-то не так, и как это исправить.

Что такое несоосность?

Когда два вращающихся вала располагаются не на одной оси — будь то смещение или угловой зазор в муфте — возникает несоосность. Несоосность — характерное явление для вращающихся механизмов и, как правило, основная причина отказа оборудования.

Выявление проблем с несоосностью в таком оборудовании, как двигатели, насосы, вентиляторы и воздуходувки, всегда занимало значительное время и требовало участия квалифицированных специалистов. Но современные технологии позволяют быстрее и проще выявлять эти проблемы. А после диагностики появляется возможность использовать более эффективные инструменты для точной центровки оборудования.

Что вызывает несоосность?

Итак, что же в первую очередь приводит к несоосности вращающихся валов? Основные причины:

• усадка опорной плиты, приводящая к перекосу основания;
• деформация вала, вызванная кручением при запуске;
• неправильные измерения при центровке из-за ошибки персонала;
• деформация трубы, приводящая к горизонтальному или угловому смещению;
• тепловое расширение, которое может заставить одну часть оборудования смещаться пропорционально другой.

Смещение осевых линий валов может привести к биению и вибрации вала, что, в свою очередь, приведет к повреждению уплотнения и разрушению подшипников и муфты. Выявление несоосности и первопричин этой проблемы крайне важно, поскольку от этого зависит надежная работа оборудования в течение всего предполагаемого срока службы.

4 типа несоосности

Специалисты традиционно выделяют четыре типа несоосности:

1. Вертикальное смещение происходит, когда два вала имеют осевые линии, параллельные друг другу, и они смещены по вертикали.
2. Горизонтальное смещение аналогично вертикальному, но происходит в горизонтальной плоскости.
3. Вертикальное угловое смещение — угловое смещение двух валов в вертикальной плоскости.
4. Горизонтальное угловое смещение аналогично вертикальному угловому, но происходит в горизонтальной плоскости.

Проблема центроовки почти всегда заключается в сочетании углового и неуглового смещения в обеих плоскостях. Это смешанная несоосность.

Рисунок 1. Данные рисунки дают визуальное представление четырех типов несоосности. (Изображения предоставлены компанией Fluke). Vertical offset — Вертикальное смещение, Horizontal offset — Горизонтальное смещение, Vertical angularity — Вертикальное угловое смещение, Horizontal angularity — Горизонтальное угловое смещение.

4 способа выявления проблем с несоосностью валов

1. Диагностика с помощью лазерной системы центровки валов

Проверка соосности вала зачастую выполняется в первую очередь, когда в работе оборудования возникают проблемы. Лазерная система центровки валов позволяет выявить несоосность на муфте и рассчитать соответствующее расстояние, на которое следует переместить механизм у основания. Лазерные системы обеспечивают точные измерения в режиме реального времени, благодаря чему пользователи могут точно определить, когда выравнивание выполнено.

В отличие от трех других способов, описанных ниже, лазерные системы центровки позволяют не только диагностировать, но и решать проблемы с несоосностью.

Лазерная системы может быть одно- или двухлазерного типа. Однако двухлазерная система не так эффективна, как однолазерная. Специалистам часто бывает сложно выдерживать линию, ведущую к детектору, при корректировке углового смещения. К сожалению, по мере увеличения расстояния, возрастает и сложность измерения. В результате специалист должен начинать измерения заново, для чего требуется остановить процесс, ослабить опоры, переместить оборудование, снова затянуть опоры, и все это не гарантирует, что детектор окажется в пределах досягаемости. С каждым повтором увеличивается затраченное время и возрастает вероятность ошибок.

Однолазерная система центровки позволяет избежать этих проблем, характерных для двухлазерной системы. Она более эффективно решает большинство задач центровки валов, от простых до сложных, таких как вертикальная фланцевая машина с угловым редуктором. В системе с одним лазером используется две плоскости оптического детектора в одном датчике, что позволяет не выполнять предварительную центровку только для того, чтобы оба лазера попали в цель.

2. Анализ вибраций

Благодаря скорости, с которой современные системы сбора данных могут обрабатывать сигналы трехосевых датчиков, мониторинг и анализ вибраций становится все более распространенным. Каждый механизм имеет свой нормальный уровень вибрации, но бывают случаи, когда вибрация увеличивается или превышает допустимые пределы.

Причины могут быть следующие: ослабление крепежа, резонанс, дисбаланс и, конечно же, несоосность. Вибрацию чаще всего измеряют с помощью акселерометров, а также бесконтактных датчиков и датчиков скорости. Получив сигналы с помощью датчиков и системы сбора данных, специалист по анализу вибраций может диагностировать неисправность оборудования.

3. Термография

Термография позволяет заблаговременно выявить проблемы с несоосностью путем определения аномальных участков перегрева. Несоосность может привести к повышению трения в оборудовании и соответствующему повышению температуры. Тепловизор обнаруживает и измеряет инфракрасную энергию объекта и преобразует данные инфракрасных датчиков в электронное изображение видимой температуры поверхности.

4. Анализ масла

Анализ масла позволяет выявить ненормальное состояние или параметр, после чего можно предпринять незамедлительные действия для определения основной причины и устранения неисправности. Анализ масла может помочь в определении несоосности, предоставляя информацию о состоянии оборудования в целом, о масле и загрязнениях. В связи со сложностью проведения данного анализа многие компании предпочитают обращаться в специализированные организации.

Несоосность может привести к разным последствиям, наряду с серьезными проблемами с оборудованием. Выполнение профилактического технического обслуживания с проверкой центровки позволит сэкономить деньги и время. Кроме того, отцентрованные валы повышают энергоэффективность, увеличивают время безотказной работы и производительность.

Рисунок 2. Лазерная система центровки с адаптивными функциями

Лазерная центровка валов для корректировки несоосности

Специалисты по техническому обслуживанию регулярно сталкиваются с разными проблемами центровки, от простого выравнивания до более сложных и трудоемких задач. И, поскольку современные установки, как и проблемы с несоосностью, весьма разнообразны, специалистам требуются программно-технические средства, способные адаптироваться практически к любой ситуации в данной сфере. Кроме того, необходимы инструменты, которые могли бы использовать члены бригады с разным опытом и разным уровнем подготовки, особенно по мере того, как сотрудники-ветераны уходят на пенсию, а молодые специалисты приступают к своим обязанностям.

Именно такую гибкость обеспечивают современные системы лазерной центровки валов, оснащенные программным обеспечением и другими функциями, которые позволяют адаптироваться к ситуации, оборудованию и уровню квалификации специалиста. Эти системы просты в использовании, однако позволяют увеличить производственный период и сократить незапланированные простои. Системы лазерной центровки с адаптивными функциями исключают ошибки, связанные с человеческим фактором, обеспечивая высокий уровень точности и скорости.

При этом важны два компонента:

1. Однолазерная технология. Благодаря таким системам пользователю требуется настраивать всего один датчик и один лазер. Это не только быстрее, чем при использовании системы с двумя лазерами, но и исключает погрешности и неточности, возникающие при работе с двумя лазерами, направленными в противоположные стороны. Система с одним лазером позволяет быстро выполнить задачи центровки и повышает точность.
2. Интеллектуальное программное обеспечение. Современные программные средства помогают техническим специалистам, предоставляя им оперативную информацию в режиме реального времени и исключая недостоверные данные. Программное обеспечение адаптируется к ситуации по мере выполнения работ. Оно динамически реагирует на все, что происходит в процессе центровки, и использует прогнозирующий интеллект, позволяющий специалистам оценивать различный возможный порядок действий, прежде чем приступить к трудоемкой задаче перемещения оборудования.

Используя эти две технологии, специалисты по техническому обслуживанию могут выполнять задачи по центровке, адаптировав процесс к оборудованию, ситуации и квалификации персонала.

• Адаптация к оборудованию. Базовые системы лазерной центровки не поддерживают все разнообразие типов вращающегося оборудования, их может быть сложно использовать с такими механизмами. Этот недостаток выливается в дополнительные материальные и временные затраты для предприятий, которые используют подобные механизмы и специализированные, но стандартные конфигурации. Если системы лазерной центровки поддерживают широкий спектр устройств и конфигураций (как это делают адаптивные системы центровки), это исключает периодическое выполнение операций вручную и проблемы с неточностями.
• Адаптация к ситуации. Вероятно, самое важное свойство системы адаптивной центровки — это способность приспосабливаться к различным переменным, включая угол поворота, скорость и равномерность, и одновременно обеспечивать плавное, быстрое и точное выравнивание. Это позволяет специалистам с любым уровнем подготовки выполнять высококачественные измерения, следуя инструкциям и рекомендациям, отображаемым на экране. Программа оценивает множество показателей качества одновременно в режиме реального времени и мгновенно предоставляет информацию. К числу этих факторов относятся такие распространенные проблемы, как вибрации из окружающей среды.
• Адаптация к персоналу. Идеальный центрирующий инструмент способен устранить ошибки, которые специалист может непреднамеренно совершить. Он использует аналитические методы в режиме реального времени, удаляя недостоверные данные. В базовых системах лазерной центровки опытный и неопытный специалисты зачастую получают разные результаты. Так называемые адаптивные системы раскрывают командный потенциал; даже если неопытный специалист выполняет центровку, система исправляет распространенные ошибки, чтобы этот специалист мог получить такие же высококачественные результаты, как и более опытный инженер.

Дэвид Метц — инженер по прикладным задачам и торговый представитель компании Prüftechnik, подразделения Fluke Reliability, входящего в состав Fluke Corporation. Имеет более чем 30-летний опыт работы в компании Exelon Energy механиком/монтажником.