Alle rotierenden Maschinen sind in Machinenparks integriert. Machinenpark impliziert einen Antrieb, den Motor, sowie die angetriebenen Komponenten wie Pumpen, Gebläsen, Kompressoren oder andere Prozessmaschinen. Während der Installation von rotierenden Maschinen wird die Welle präzise ausgerichtet. Die Ausrichtung der Welle stellt sicher, dass beide Wellen (antreibende und angetriebene Welle) kollinear sind. Kollinear bedeutet, dass die beiden Rotationsmittelachsen genau zueinander positioniert sind.
Die Auswirkung von Hitze auf antreibende und angetriebene Komponenten
Wenn die Maschinen gestartet werden, erhitzen sich antreibende und angetriebene Komponenten auf unterschiedliche Weise. Ein Kompressor in einer heißen Umgebung erhöht schnell die Temperatur aufgrund der Reibung der inneren rotierenden Teile, und die Kompression des Mediums erzeugt Wärme und verstärkt diese. Beim Treiber, der ein Elektromotor sein kann, ist die Situation ganz anders. Die Temperatur steigt bis zu einem bestimmten Wert an und bleibt dann gleich – zwei Maschinen, zwei verschiedene Verhaltensweisen.
Was passiert also, wenn bei einer von ihnen die Temperatur im Vergleich zur anderen erhöht wird? Ganz einfach: Die Maschine fängt an, sich auszudehnen. Wenn dies passiert, weitet sie sich in alle Richtungen. Dabei verschiebt sich die Rotationsmittelachse aus der Kollinearität und verursacht eine Fehlausrichtung. Aber nicht nur das. Da sich die Geometrie der Maschine ändert, kann die Belastung der Rohre auch zu einer höheren Beanspruchung des Gehäuses führen.
Maschinen können sich unterschiedlich ausdehnen.
Berücksichtigen Sie die thermische Ausdehnung von Anfang an
Die Folgen der thermischen Ausdehnung in rotierenden Maschinen sind vielfältig. Eine Fehlausrichtung führt zum Beispiel auch zu einer verbogenen Welle. Eine verbogene Welle führt zu einer fehlerhaften Verteilung der Kräfte im Lager, was zu einem Ausfall der Schmierung führt. Wir müssen darum die thermische Ausdehnung vorhersagen können, indem wir die verfügbaren Informationen des OEM nutzen oder die Berechnung selbst durchführen. Wie können wir das machen?
Das Wichtigste dabei ist, zu ermitteln, wie viel Wachstum zu erwarten ist. Diese Zahl muss beim Ausrichten der Welle verwendet werden, um die Maschinen vor dem Start „absichtlich falsch auszurichten“. Nehmen wir wieder den Kompressor als Beispiel. Wenn wir davon ausgehen, dass der Kompressor bei einer höheren Temperatur als der Motor betrieben wird, müssen wir den Kompressor beim Ausrichten unterhalb der Rotationsmittelachse des Motors platzieren. Wie weit unterhalb hängt von der zu erwartenden thermischen Ausdehnung des Materials ab.
Thermische Ausdehnung nach Material.
Letzter Testlauf
Wenn die Maschine an die berücksichtigte thermische Ausdehnung angepasst ist, muss sie laufen und arbeiten, bis sie ihren vollen Betriebszustand erreicht hat. Dann muss sie gestoppt und die Ausrichtung der Welle überprüft werden. Dies ist unser Testlauf für die Maschine, mit dem eine ordnungsgemäße und zuverlässige Installation bestätigt und die volle Betriebsdauer erreicht wird. Bevor wir in vollem Umfang produzieren, führen wir einen Test durch, um sicherzustellen, dass unsere Berechnung der thermischen Ausdehnung korrekt war.
Denken Sie an die Wartung von Flugzeugen. Wenn ein Triebwerk ausgetauscht wird, führen die Piloten Testflüge durch, bis bestätigt werden kann, dass alles ordnungsgemäß funktioniert. Oder wollen Sie etwa im Flugzeug sitzen, ohne dass irgendjemand vorher einen Test durchgeführt hat?
Roman Megela Gazdova
Senior Reliability Engineer, Easy-Laser AB
