Thermische Ausdehnung: Wie wirkt sie sich auf die Ausrichtung von Wellen aus?

Thermische Ausdehnung: Wie wirkt sie sich auf die Ausrichtung von Wellen aus?

Wir wissen, dass eine präzise Ausrichtung von Wellen notwendig ist, um einen zuverlässigen Betrieb von rotierenden Maschinen zu gewährleisten. Dies führt zu einer höheren Leistung und einer längeren Lebensdauer der Maschine und ihrer Komponenten.

Aber haben Sie sich schon einmal gefragt: Ist das Ausrichten einer Maschine bei einer Betriebstemperatur von 40 °C dasselbe wie das Ausrichten einer Maschine bei einer Betriebstemperatur von 90 °C? 

Hier wird es nämlich interessant. 

Die thermische Ausdehnung wird hauptsächlich durch den Temperaturunterschied in einer Maschine im Offline-Zustand (kalt) und im Online-Zustand (heiß) verursacht. Durch hohe Temperaturen dehnen sich Metalle aus und verschiedene Teile der Maschine dehnen sich je nach Material ebenfalls unterschiedlich aus. Dies kann dazu führen, dass eine Maschine, die perfekt ausgerichtet ist, wenn sie nicht in Betrieb ist, außerhalb der Toleranz ausgerichtet wird, wenn sie läuft. 

Wie messen wir die thermische Ausdehnung? 

Die thermische Ausdehnung kann gemessen werden, indem zuerst eine Messung durchgeführt wird, wenn die Maschine kalt ist und dann erneut unmittelbar nach dem Stillstand, wenn sie die vollständige Betriebstemperatur erreicht hat. Diese Methode ist jedoch aus Sicherheitsgründen möglicherweise nicht immer anwendbar. 

Die dynamischen Messhalterungen von Easy-Laser und das Programm EasyTrend sind speziell dafür konzipiert. Die Halterungen ermöglichen es, die Lasermesseinheiten an der antreibenden und der angetriebenen Maschine zu montieren und die Ausrichtungswerte während des Betriebs der Maschine in Echtzeit zu messen. Sie wurden speziell entwickelt, um die Übertragung von Maschinenwärme auf die Messeinheiten zu verhindern. Dies ist auf dem Infrarotbild deutlich zu sehen. 

Ausrichtung von Getriebe und Generator vor Ort 

Unser Partner SCI wurde kürzlich mit der Ausrichtung in einem Energiekraftwerk vor den Toren von Puebla in Mexiko beauftragt. Der Maschinenpark bestand aus einem Verbrennungsmotor, einem Getriebe und einem elektrischen Generator. Der Kunde gab an, dass der Maschinenpark bereits einmal ausgerichtet wurde, wobei eine Toleranz von 0,06 mm im kalten Zustand angestrebt wurde. Der Hersteller hatte keine Angaben zur thermischen Ausdehnung gemacht. 

Fransisco Sosa von SCI erklärt:  

„Wir haben uns entschieden, einige Messungen mit EasyTrend durchzuführen, um eine präzise Ausrichtung der Getriebe-Generator-Verbindung bei Betriebstemperatur (Heißzustand) zu erreichen.  

In diesem Fall waren die dynamischen Messhalterungen sehr hilfreich. Sobald sie an der Maschine montiert waren, begannen wir mit der Messung ab dem Start des Geräts und dann für etwa 3 Stunden, um die thermische Ausdehnung zu beobachten.  

So konnten wir in Echtzeit sehen, dass sich das Getriebe aufgrund einer Betriebstemperatur von fast 80 °C um 0,53 mm in vertikaler Richtung verschob. Die Bewegung in horizontaler Richtung war vernachlässigbar. Der Unterschied in der Betriebstemperatur zwischen Getriebe und Generator betrug ca. 30 °C. 

Nachdem das Gerät ausgeschaltet war, haben wir die dynamische Bewegung während der Abkühlphase (8 Stunden) ohne Vibrationen gemessen, um das Ergebnis zu bestätigen.“ 

Der Messbericht 

Die schwarze Linie im Diagramm zeigt den Versatz und die Winkligkeit in vertikaler Richtung, während die gelbe Linie die horizontale Richtung zeigt. Die erwartete thermische Ausdehnung ist deutlich zu erkennen. 

Dynamische Messergebnisse (Übergang von heiß zu kalt). 

Bei der Überprüfung der Ausrichtung nach einiger Betriebszeit zeigte sich, dass das Gerät innerhalb der Toleranz lag. Dies geht aus dem Bericht hervor. 


Ausrichtungsergebnisse in heißem Zustand.  

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die dynamische Messung eine großartige Ergänzung ist, die wertvolle Einblicke in Echtzeit in die Leistung Ihrer Maschine bietet. Sie hilft nicht nur, die Lebensdauer zu verlängern, sondern kann auch Ausfallzeiten und Wartungskosten minimieren. Und das für den Preis von zwei zusätzlichen Halterungen – günstiger geht es nicht! 

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