کیفیت توان: ترازهای مجاز و اهمیت آنها در ماشین آلات

ترازهای مجاز شفت: آن‌ها چه هستند، چرا مهمند و چگونه می‌توان تراز را در محدوده مجاز به دست آورد

تراز مناسب ماشین نقش حیاتی در افزایش طول عمر، بهبود قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌های نگهداری ایفا می‌کند. اما دستیابی به تراز ۱۰۰٪ کامل در بسیاری از شرایط به سادگی غیرممکن است. به همین دلیل است که اکثر ماشین‌آلات و کوپل‌ها ترازهای مجاز دارند، که به معنای ارائه یک دامنه کوچک از ترازهای قابل قبول است.

این راهنما به‌طور دقیق توضیح می‌دهد که ترازهای مجاز چه هستند و چرا در فرآیند تراز کردن این‌قدر اهمیت دارند. همچنین نکات عملی درباره چگونگی دستیابی به تراز در محدوده‌های مجاز و اهمیت کاهش تفاضل ترازها برای برخی تجهیزات را ارائه می‌دهد.

ترازهای مجاز شفت چیستند؟

ترازهای مجاز به میزان عدم تراز قابل قبول، چه به‌صورت زاویه‌ای و چه به‌صورت جابجایی، بین شفت‌های کوپل شده اشاره دارند که بر قابلیت اطمینان تاثیر نمی‌گذارند. این ترازها محدوده‌ای را مشخص می‌کنند که در آن دستگاه می‌تواند با حداکثر کارایی و حداقل آسیب به قطعات کار کند.

ترازهای مجاز شفت معمولاً به وسیله نرخ چرخش دستگاه تعریف می‌شوند. هرچه سرعت بالا باشد، ترازهای تنگ‌تری مورد نیاز است، در حالی که ماشین‌آلاتی که با سرعت کمتر کار می‌کنند، می‌توانند ترازهای بزرگ‌تری داشته باشند.

استانداردهای تراز شفت عموماً توسط نهادهایی مانند موسسه ملی استانداردهای آمریکا (ANSI) و موسسه نفت آمریکا (API) تعیین می‌شوند و همچنین توسط سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) مشخص می‌گردند. با این حال، برای هر ماشین فردی، ممکن است ترازهای مجاز خاصی وجود داشته باشد که توسط سازنده تجهیزات اصلی (OEM) تعیین شده است.

چرا ترازهای مجاز شفت مهم هستند

داشتن تراز دقیق شفت در محدوده‌های مجاز برای تضمین طول عمر و کارایی ماشین‌های دوار ضروری است. زمانی که شفت‌ها بیش از حد مجاز نامتراز باشند، نیروهای اضافی به بلبرینگ‌ها، سیل‌ها و سایر اجزا منتقل می‌شود که افزایشی در ارتعاش، گرما و ساییدگی ایجاد می‌کند. این وضعیت می‌تواند منجر به شکست زودرس تجهیزات، زمان‌های از کارافتادگی گران‌قیمت و هزینه‌های بالای نگهداری گردد. رعایت ترازهای مجاز این تنش‌ها را کاهش داده و عمر مفید ماشین و قطعات آن را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، تراز دقیق، بهبود عملکرد عملیاتی را به همراه دارد. شفت‌های نامتراز می‌توانند باعث اتلاف انرژی به دلیل افزایش اصطکاک و ارتعاش شوند که این امر کیفیت کلی سیستم را تحت تأثیر قرار داده و هزینه‌های خدمات عمومی را بالا می‌برد. در مورد کوپل‌ها نیز، تراز مناسب شفت اطمینان می‌دهد که آن‌ها در محدوده‌های طراحی خود عمل کنند و از ساییدگی یا شکست اضافی جلوگیری نمایند.

علاوه بر آسیب به تجهیزات، عدم تراز در دارایی‌های مهم می‌تواند خطرات ایمنی نیز به همراه داشته باشد، مانند شکست‌های غیرمنتظره در توربین‌ها یا کمپرسورهای پرسرعت، بنابراین دستیابی به تراز دقیق برای حفظ ایمنی کارگران ضروری است.

در نهایت، دستیابی به تراز در محدوده‌های مجاز همچنین ویژگی‌های کلیدی عملکرد مانند زمان میانگین بین خرابی‌ها (MTBF) و زمان میانگین تعمیر (MTTR) را بهبود می‌بخشد و عملکرد کلی را بهینه و هزینه‌های عملیاتی را حداقل می‌کند.

انواع عدم تراز شفت

عدم تراز هم در دو نوع به‌وجود می‌آید: جابجایی (که به‌عنوان موازی نیز شناخته می‌شود، زمانی که شفت‌ها از یکدیگر فاصله دارند) و زاویه‌ای (زمانی که شفت‌ها نسبت به یکدیگر کج می‌شوند). ترازهای مجاز مقادیر حداکثر مجاز را برای هر دو نوع عدم تراز فراهم می‌کنند.

تراز جابجایی یا موازی در واحدهای کوچک به نام میل اندازه‌گیری می‌شود. هر میل معادل یک هزارم اینچ (یا ۰.۰۰۱ اینچ) است که تقریباً به اندازه عرض یک موی انسان می‌باشد. این مقدار کوچک ممکن است با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نباشد، اما فقط چند میل می‌تواند تفاوت بین یک ماشین در حالت تراز مجاز و یک ماشین نامتراز را مشخص کند.

عدم تراز زاویه‌ای در میل بر اینچ اندازه‌گیری می‌شود که توصیف می‌کند شفت‌ها چقدر نسبت به یکدیگر کج می‌شوند بر اساس فاصله مشخص. برای مثال، یک عدم تراز زاویه‌ای ۱ میل در هر اینچ نشان می‌دهد که فاصله بین مرکز شفت‌ها در هر اینچ به اندازه ۱ میل افزایش می‌یابد.

عوامل دیگر تأثیرگذار بر ترازها

همانطور که گفته شد، ترازهای مجاز شفت بستگی به سرعت چرخش ماشین و نحوه کارکرد آن دارند. نمودارهای تراز شفت که بر مبنای سرعت ارائه شده‌اند، راهنمایی‌های مربوط به عدم تراز قابل قبول را به همراه دارند. این نمودارها که معمولاً توسط تولیدکنندگان یا از طریق استانداردهای صنعتی ارائه می‌شوند، اطمینان حاصل می‌کنند که تراز با نیازهای ماشین هماهنگ باشد و از ساییدگی غیرضروری بر روی بلبرینگ‌ها، سیل‌ها و کوپل‌ها جلوگیری نماید.

علاوه بر این، ماشین‌ها هنگام عملیات به دلیل افزایش دما و بارهای عملیاتی دستخوش تغییر می‌شوند. گرما موجب انبساط قطعات فلزی می‌شود و این امر تراز شفت را تحت تأثیر قرار می‌دهد، در حالی که نیروهایی مانند گشتاور یا استرس لوله‌ها می‌توانند حرکات بیشتری را ایجاد کنند. تکنسین‌ها برای مقابله با این مسائل، تراز سرد انجام می‌دهند و به‌طور عمدی شفت‌ها را کمی نامتراز می‌کنند تا با تغییرات پیش‌بینی شده هم‌راستا شوند. به‌گونه‌ای که زمانی که ماشین در حال کار است، تراز به‌طور کامل به حالت درست برگردد. برای مثال، اگر یک موتور در زمان گرم شدن ۴ میل جابجا شود، در حالت سرد نیز ۴ میل پایین‌تر تراز می‌شود. ابزارهای تراز لیزری مدرن نیز این تنظیمات را با در نظر داشتن داده‌های رشد حرارتی راحت‌تر کرده‌اند.

ترازهای مجاز شفت در مقابل ترازهای مجاز کوپلینگ

مهم است که در اینجا به تفاوت بین ترازهای مجاز شفت و ترازهای مجاز کوپلینگ توجه کنیم. ترازهای مجاز شفت مسئولیت محافظت از خود ماشین و قطعاتی نظیر بلبرینگ‌ها و سیل‌ها را دارند. از سوی دیگر، ترازهای مجاز کوپلینگ برای محافظت از کوپلینگ طراحی شده‌اند و بنابراین ممکن است این ترازها از ترازهای مجاز شفت متفاوت باشند.

ترازهای مجاز کوپلینگ معمولاً بیشتر از ترازهای مجاز ماشین هستند، به ویژه در مورد کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر. با این حال، برای برخی انواع کوپلینگ‌های سفت، ممکن است سطح تراز منعطف‌تر نسبت به شفت داشته باشد. به طور کلی، تراز کردن شفت‌ها معمولاً تراز کوپلینگ را در محدوده‌های مجاز تراز کوپلینگ قرار می‌دهد.

چه کاری باید انجام داد وقتی که “در محدوده مجاز” کافی نیست

ترازهای مجاز معمولاً به‌صورت یک عدد بیان می‌شوند که حداکثر جابجایی قابل قبول را نشان می‌دهد. به‌عنوان مثال، تراز یک ماشین ممکن است ۸ میل جابجایی و ۰.۵ میل بر اینچ عدم تراز زاویه‌ای باشد. به این معنا که در حالی‌که ۸ میل و ۰.۵ میل بر اینچ در محدوده مجاز قرار دارند، هر عدد کمتری نیز در این محدوده محسوب می‌شود.

تراز کردن در محدوده تحمل‌ها: راهی آسان و موثر

در بسیاری از موارد، هر چه عدم تراز کمتر باشد، عملکرد ماشین بهبود پیدا می‌کند. برای مثال، یک تراز با انحراف تنها ۸ میل (mils) ممکن است هنوز در محدوده تحمل قرار داشته باشد، اما تراز با انحراف ۶ میل که ۲ میل کمتر از میزان تحمل مشخص شده است، به مراتب بهینه‌تر خواهد بود.

پیروی از تحمل‌های تعیین‌شده توسط تولیدکنندگان یا استانداردهای صنعتی، می‌تواند تضمینی برای عملکرد قابل‌اعتماد ماشین‌آلات باشد. این تحمل‌ها معمولاً برای کاربردهای عمومی طراحی می‌شوند که در آن‌ها عدم تراز جزئی تأثیر چندانی بر عملکرد ندارد. به عبارت دیگر، این تحمل‌ها تعادلی بین دقت تراز و ملاحظات عملی مانند زمان و هزینه انجام تراز کردن برقرار می‌کنند، به گونه‌ای که برای دارایی‌های غیر بحرانی یا شرایط عملیاتی معمولی مناسب هستند.

با این حال، برای دارایی‌های بحرانی نظیر کمپرسورهای گریز از مرکز در پالایشگاه‌ها، ژنراتورها در نیروگاه‌ها و یا محورهای با سرعت بالا در خطوط تولید، مشخصات تراز تنگ‌تر می‌تواند به‌طور چشمگیری طول عمر و قابلیت اطمینان تجهیزات را افزایش دهد و زمان خرابی را کاهش دهد. تجهیزات بحرانی معمولاً در دورهای بالا (RPM) یا شرایط دشوار مانند عملیات مداوم، گشتاور بالا، یا محیط‌های سخت کار می‌کنند؛ جایی که حتی عدم تراز جزئی می‌تواند ارتعاشات را تشدید کرده و بلبرینگ‌ها و مهر و موم‌ها را تحت فشار قرار دهد و به خرابی‌های فاجعه‌آمیز منجر شود. در این راستا، تنگ کردن تحمل‌ها فراتر از استانداردهای عمومی، می‌تواند این خطرات را به طور قابل توجهی کاهش داده و به افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان کمک کند.

تصمیم‌گیری در خصوص زمان تنگ کردن تحمل‌ها مستلزم ارزیابی مزایای یک تراز دقیق‌تر در مقابل تلاش لازم برای دستیابی و نگهداری این تراز است.

دسترسی آسان به تراز در محدوده تحمل‌ها

تکنسین‌ها معمولاً برای رسیدن به تراز، از ابزارهایی مانند نشانگرهای عقربه‌ای که عدم تراز را در حین چرخش شفت اندازه‌گیری می‌کنند، یا سیستم‌های پیشرفته تراز لیزری که داده‌های لحظه‌ای و راهنمایی‌های خودکار برای تنظیمات دقیق ارائه می‌دهند، استفاده می‌کنند.

ابزارهای تراز لیزری تک‌لنز Pruftechnik با جداول تحمل تراز داخلی عرضه می‌شوند که به شما کمک می‌کند به سادگی با تحمل‌های استاندارد ANSI مطابقت پیدا کنید. تنها کافی است نوع کلاچ، قالب کلاچ، قطر و دور ماشین (RPM) را انتخاب کنید. سیستم تراز جدولی اطلاعاتی درباره سه سطح تراز ارائه می‌دهد — حداقل، استاندارد و دقت. تراز حداقلی به سادگی در محدوده تحمل قرار دارد، در حالی که تراز دقیق، فراتر از استانداردهاست و دقیق‌ترین نتیجه ممکن را به شما ارائه می‌دهد.

پس از آن، با چرخاندن شفت اندازه‌گیری‌ها را انجام دهید و نتایج لحظه‌ای را دریافت کنید. با پیروی از روند راهنمایی شده خودکار، می‌توانید به تراز در محدوده تحمل دست یابید.

برای ماشین‌آلاتی که نیاز به تحمل‌های تنگ‌تر از استاندارد دارند، ابزارهای Pruftechnik این امکان را به کاربران می‌دهند که تحمل‌های مورد نظر خود را تعیین کنند، از جمله تحمل‌های نامتقارن، تا به تراز مورد نیاز مطابق با نرم‌افزار خاص خود برسند. تکنسین‌ها می‌توانند با استفاده از یک برچسب RFID، ماشین را تگ‌گذاری کنند و ابزارهای Pruftechnik می‌توانند RFID را خوانده و به اینترنت اشیا متصل شوند و داده‌های تاریخی تراز، از جمله تحمل‌های مشخص شده توسط کاربر، را برای ترازهای دقیق‌تر سریع‌تر بارگذاری کنند.

تحمل‌های تراز به تکنسین‌ها نشان می‌دهند که ترازها باید چقدر نزدیک باشند، اما ابزارهای Pruftechnik دستیابی به تراز در محدوده تحمل را به سادگی و تاثیرپذیری ممکن می‌سازند، حتی برای تکنسین‌هایی که تجربه قبلی ندارند. برای اطلاعات بیشتر درباره ابزارهای تراز لیزری شفت Pruftechnik، اینجا را ببینید.

پرسش‌های متداول

ترازهای مجاز شفت چرا اهمیت دارند؟

ترازهای مجاز شفت عمر ماشین را طولانی کرده و هزینه های نگهداری را کاهش می دهند.

چگونه می توان تراز شفت را به دست آورد؟

تراز شفت می تواند با استفاده از ابزارهای خاص مانند تراز لیزری و با رعایت استانداردهای صنعتی به دست آید.

عدم تراز شفت چه خطراتی دارد؟

عدم تراز می تواند به آسیب به بلبرینگ ها، افزایش گرما و ارتعاش منجر شود و عمر تجهیزات را کاهش دهد.

آیا ترازهای مجاز برای انواع مختلف ماشین آلات متفاوت است؟

بله، ترازهای مجاز بسته به سرعت چرخش و نوع ماشین آلات متفاوت هستند.

منبع: www.fluke.com