Dynamisk mätning av roterande maskiner

Alla roterande maskiner utsätts för dynamiska krafter av olika slag, vilket medför krafter på flänsförbanden. Detta har negativ inverkan på dina maskiners funktion. Dynamisk mätning är ett test för att kontrollera att utrustningen är fri från påfrestningar orsakade av exempelvis termisk expansion och rörspänningar, vilka ger dessa effekter.

Dynamiska krafters negativa inverkan 

Flänsförbandskrafter är summan av alla krafter och rörelser som verkar på roterande maskiner, som är orsakade av termisk expansion, rörkrafter, andra tunga laster (exempelvis ljuddämpare) och allt annat som kan påverka verkningsgraden negativt. Dynamiska krafter verkar självklart på en rad olika typer av maskiner, men i denna text fokuserar vi på roterande maskiner som exempelvis pumpar och kompressorer. 

Termisk expansion

Med termisk expansion menas att en maskins temperatur ökar så att det märkbart ändrar dess geometri, vilket påverkar uppriktningen till en annan komponent. Exempelvis en pump kopplad till en elmotor. Pumpens drifttemperatur kan bli högre än elmotorns på grund av det pumpade mediet. Värmen gör att pumphuset expanderar med konsekvensen att drivaxelns rotationscentrum förskjuts, vilket leder till feluppriktning. Detta är ett exempel på dynamisk kraft.

Rörkrafter 

Rörkrafter uppstår när rörflänsen inte är korrekt inriktad mot maskinens inlopps- eller utloppsfläns, vilket resulterar i att maskinhuset förvrängs. Denna förvrängning sätter onormalt tryck på interna delar och påverkar smörjfunktionen, lager, tätningar med mera, och leder även till feluppriktning.  

När det gäller rörkrafter pratar vi om två olika typer; statiska rörkrafter och dynamiska rörkrafter. Statiska rörkrafter är när rörflänsen är felriktad mot maskinens inlopps- eller utloppsfläns på grund av bristfällig montering eller felkonstruerade rörupphängningar, och eventuellt för att inga flexibla anslutningar/kompensatorer installerats. Dynamiska rörkrafter uppstår när systemet är i drift, och beror på termisk expansion, plus vikten och trycket av mediet/vätskan i rören, samt otillräckligt stöd för rören. 

Resulterande krafter uppstår vid maskinens inlopps- och utloppsflänsar
Resulterande krafter uppstår vid maskinens inlopps- och utloppsflänsar

Anledningar till att göra dynamiska mätningar 

Alla onormalt stora krafter vid maskinens flänsförband kommer att ge påkänningar på maskinhuset, vilket kan påverka maskinens geometri jämfört med hur den var konstruerad. Det ger feluppriktning, internt och externt. Läckor uppstår som en följd. Ett förvrängt maskinhus ger intern kontakt mellan fasta och roterande komponenter. Denna situation leder ofelbart till haveri.  

När ska du mäta?

Dynamisk mätning ska genomföras som SAT (Site Approval Test) innan produktionen startas upp på riktigt, eller varje gång utrustningen har monterats ner för översyn och satts tillbaka. Statiska rörkrafter mäts under installationfasen, när rörsystemet kopplas ihop, eller genom att koppla ifrån existerande anslutningar och samtidigt mäta förändringar och rörelser på maskinen. 

Hur en dynamisk mätning går till 

EasyTrend är ett specifikt Easy-Laser-program som mäter och registrerar alla rörelser i både horisontell och vertikal riktning i realtid på en roterande maskin. Registreringen kan ställas in till önskade tidsintervall. För att mätningen ska vara tillförlitlig ska speciellt anpassade fixturer användas, vilka monteras på maskinen enligt anvisningar. 

Lasermätenheterna monteras på maskinen med speciella fixturer. En på den drivande maskinen och den andra på den drivna. (Se figur 1) Om rörelsen beror på exempelvis termisk expansion kommer detta att upptäckas, både vinkelförändringar och offset.

Lasermätenheterna monteras på maskinen med speciella fixturer
Fig. 1 Lasermätenheterna monteras på maskinen med speciella fixturer.

Dynamiska rörkrafter mäts under drift. Starta från kallt tillstånd tills systemet uppnår full driftstemperatur. Alternativt starta vid driftstemperatur och låt systemet stanna av och kallna.

Påbörja mätningen innan maskinen startas upp och fortsätt tills maskinen uppnår driftstemperatur. Eller starta mätningen vid normala driftsförhållanden, stäng av systemet, och mät tills maskinen kallnat. (Se figur 2)

Två olika utgångslägen
Fig. 2 Två olika utgångslägen - innan maskinen startas upp eller vid full drift

Åtgärder efter mätning 

Om mätresultatet inte visar några tecken på problem med dynamiska krafter, då kan vi känna oss bekväma med att starta upp produktionen igen. Men vad gör vi om vår dynamiska mätning avslöjar oväntade rörelser i maskinkonstruktionen?

Till att börja med ska detta dokumenteras på lämpligt vis  så att en korrekt analys av orsaken kan göras. Något av det första du kan kontrollera är axeluppriktningen och den kompensation du angett för termisk tillväxt. Beaktandes att offset och axeluppriktning är utanför toleransområdet, bör vi kontrollera för mjukfot. Först kopplar vi ifrån processröranslutningarna från maskinen för att få bort eventuella krafter som verkar i flänsförbanden och som kan påverka mätningen. OBS! Självklart måste alla säkerhetsprocedurer följas innan någon typ av arbete påbörjas. Sedan kontrollerar vi mjukfot. All eventuell mjukfot måste korrigeras. Först därefter kan vi fortsätta med axeluppriktning. När axeluppriktningen är genomförd avslutar vi med att kontrollera rörkrafter igen.

Nu kan ni med gott samvete säga att ni genomfört en ”tillförlitlig maskininstallation”!

Åtgärder efter dynamisk mätning

Vilken mätutrustning behöver du?

Programmet för dynamisk mätning, EasyTrend, är standard i XT Alignment appen, men det kräver Easy-Laser XT770-systemet med 2-axliga mätenheter och s.k. DM-fixturer. Du hittar fixturerna på tillbehörssidan.

Programmet EasyTrend
Programmet EasyTrend i XT Alignment-appen