Cara mencapai kelurusan poros vertikal menggunakan pelurusan laser

Secara tradisional, pengukuran plumbness pada poros turbin hidro/generator vertikal melibatkan merangkai serangkaian kabel di sepanjang poros, memasang beban ke ujung kabel dan kemudian mengukur jarak dari kabel ke poros menggunakan mikrometer elektronik. . Meskipun metode ini tidak mahal dan telah digunakan selama bertahun-tahun, metode ini membutuhkan akses ke poros yang panjang untuk mencapai resolusi yang akurat. Selain itu, pengukuran melibatkan pengukuran fisik jarak antara kawat dan poros pada berbagai ketinggian pada poros, meningkatkan jumlah waktu dan kebutuhan personel untuk pengukuran.

Ludeca Inc. menyajikan pengalamannya dengan sistem berbasis laser yang menggantikan metode kawat yang memakan waktu. Pengukuran sekarang dapat dilakukan dalam waktu yang sangat singkat dengan metode pengukuran kawat. Sistem pengukuran Ludeca, yang dikenal sebagai PERMAPLUMB, menggunakan cermin mekanis yang dapat menyesuaikan sendiri, selalu tegak lurus ke bumi, yang memantulkan sinar laser Kelas 1 ke dalam detektor. Ini hanya membutuhkan 14 inci ruang aksial di sepanjang poros. Cermin dan transduser dipasang oleh braket yang menggunakan magnet pada poros turbin. Dari satu putaran poros 270 derajat, sistem menghitung dan menampilkan angularitas dan gerakan korektif serta memberikan pengukuran kualitas statistik data. Fungsi "bergerak" memungkinkan pemantauan koreksi saat dibuat. Resolusinya lebih baik dari 0,00002 inci per kaki, yang lebih akurat daripada yang dibutuhkan oleh NEMA. Turbin yang berdekatan juga dapat terus beroperasi karena sistem tidak peka terhadap getaran.

Pengantar
Ketegangan adalah hubungan antara garis tengah yang berputar dengan gravitasi. Ini dapat dianggap sebagai vertikalitas garis tengah. Dalam praktiknya, dengan pengukuran poros hidro vertikal, sebenarnya yang diukur adalah “ketidaktegasan”, karena faktor yang dikuantifikasi adalah selisih dari vertikal sempurna seperti yang ditunjukkan pada Gambar

Gambar 1. Garis Tengah Poros Rotasi dalam Hubungannya dengan Garis Plumb

Ketegangan dinyatakan sebagai sudut. Karena sudutnya kecil, kemiringan sudut, atau laju perubahan, adalah bentuk ekspresi yang lebih tepat daripada derajat atau radian. Satuan ekspresi yang paling umum untuk parameter ini dalam kaitannya dengan poros hidro vertikal adalah seperseribu inci per kaki atau seperseribu inci per inci. Plumbness diukur dalam dua bidang. Jika Anda melihat ke bawah pada poros, dua bidang pengukuran akan menjadi bidang nol hingga 180 derajat dan bidang 90 hingga 270 derajat.

Mencapai kehalusan dalam aplikasi poros hidro vertikal sangat penting untuk pengoperasian yang tepat. Ketebalan presisi membantu mengurangi suhu bantalan, mengurangi gerakan poros, mengurangi getaran, dan meningkatkan efisiensi. Dari perspektif penjadwalan, mencapai hal ini secara akurat dalam waktu sesingkat mungkin sangat penting dalam menghemat uang.

Mengukur Kehalusan
Dalam mengukur plumbness, ada berbagai metode, termasuk penggunaan kabel, laser dan optik. Kawat ketat adalah metode yang paling umum digunakan dan juga merupakan metode yang paling murah.

Empat kawat ketat dirangkai secara vertikal sepanjang poros hidro vertikal. Biasanya, jenis baja tahan karat non-magnetik digunakan dengan diameter 0,020 hingga 0,030 inci. Untuk memastikan kisaran minimum yang diperlukan pada mikrometer, kabel ditempatkan kira-kira berjarak sama dari poros. Setiap kawat ditempatkan pada interval 90 derajat dari satu sama lain di sekitar poros hidro. Berat bersirip 20 hingga 30 pon digantung di ujung setiap kawat yang direndam dalam penangas minyak untuk membantu meredam gerakan dan getaran di kawat.

Mikrometer listrik mengukur jarak antara poros hidro dan kawat. Kawat dan poros hidro terhubung secara elektrik satu sama lain sedemikian rupa untuk melengkapi rangkaian listrik ketika mikrometer membuat kontak. Ini, pada gilirannya, mengaktifkan nada pendengaran elektronik yang memberi tahu pengguna kapan harus berhenti memajukan mikrometer. Pembacaan dilakukan pada titik-titik di sepanjang poros untuk menetapkan posisi relatif antara kawat rapat dan poros hidro seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Konsep Pengukuran Ketegangan Kabel Kencang

Metode tight-wire unggul dalam biaya rendah dan memiliki pengaturan yang agak intuitif. Namun, ini adalah pengukuran di mana "perhatian terhadap detail" sangat penting dalam mengurangi kesalahan yang terlibat dalam proses pengukuran.

Penting untuk memastikan bahwa getaran hampir tidak ada selama proses pengukuran. Gangguan kawat ketat selama pengukuran akan merusak akurasi pembacaan. Dalam beberapa kasus, unit hidro yang berdekatan tetap beroperasi saat proses pengukuran sedang dilakukan. Jika unit terpaksa dimatikan demi proses pengukuran, akan terjadi kehilangan pendapatan dari pengoperasian turbin tersebut. Selain itu, kemungkinan besar kabel terganggu secara fisik saat proyek lain sedang dilakukan di dekat sekitar pengukuran, terutama selama perbaikan atau perombakan.

Teknisi harus berhati-hati agar pengukuran dilakukan secara konsisten dan akurat. Diasumsikan bahwa permukaan yang diukur berkualitas tinggi dan mewakili konsentrisitas poros atau kopling. Poros yang tidak bulat, berlubang, berkarat, atau kotor dapat memengaruhi keakuratan pembacaan. Variasi pembacaan mikrometer dapat bervariasi dari orang ke orang tergantung pada saat mereka berhenti memajukan mikrometer untuk menyentuh kabel.

Akurasi dalam pembacaan kawat ketat meningkat ketika panjang aksial yang lebih besar diukur. Ini berarti diinginkan untuk mengikat kawat rapat ke jarak terjauh yang dapat dicapai. Ini juga berarti bahwa lebih banyak poros yang didedikasikan untuk prosedur pengukuran. Akibatnya, operator mikrometer harus menempuh jarak yang lebih jauh ke titik pengukuran ke atas dan ke bawah sepanjang poros, atau operator tambahan harus dipekerjakan. Setelah pembacaan dilakukan, data perlu dicatat secara akurat oleh operator atau orang yang bertanggung jawab untuk mengevaluasi data.

Jelas bahwa ada banyak faktor yang terlibat dalam pengukuran kawat yang ketat yang dapat menyebabkan kesalahan secara ketat dari proses pengukuran serta dalam memperpanjang jumlah waktu dan ruang yang dibutuhkan untuk melakukan pengukuran. Untuk mencapai peningkatan produktivitas, maka perlu dilakukan pengurangan elemen manusia dari proses pengukuran, pengurangan luas area yang akan diukur pada poros, dan pengurangan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan pengukuran dan melakukan koreksi.

Metode Pengukuran Plumbness Berbasis Laser
Sistem PERMAPLUMB adalah alat pengukur kekencangan berbasis laser. Ini menghindari sejumlah besar keterbatasan metode kawat ketat dengan menghilangkan elemen manusia dari proses pengukuran melalui penggunaan laser dan komputer untuk akuisisi data. Ini membantu memastikan bahwa keakuratan pengukuran tidak bergantung pada pengguna. Selain itu, sistem PERMAPLUMB menawarkan resolusi pengukuran seluruh urutan besarnya lebih baik daripada yang diperoleh dengan metode tightwire/mikrometer. Sistem ini juga mudah diatur dan memberikan pembacaan keselarasan dengan cepat sesuai permintaan, mengurangi jumlah waktu yang didedikasikan untuk proses pengukuran.

Sistem ini terdiri dari laser dan cermin yang dipasang pada braket magnetik kompak yang panjangnya hanya 14 inci, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. PERMAPLUMB dan Braket 14 inci

Transduser laser dipasang pada braket seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Transduser Laser Dipasang pada Braket Permaplumb

Sebuah sinar dipantulkan dari cermin self-leveling di bagian bawah braket kembali ke detektor resolusi 1 mikron yang terletak di dalam transduser laser. Titik pivot dua sumbu cermin memastikan bahwa permukaan cermin akan selalu mempertahankan kehalusan relatif terhadap cakrawala, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Rakitan Cermin yang Dapat Menyesuaikan Sendiri

Plumbness diukur dengan hanya memasang sistem ke poros vertikal dengan menggunakan kaki magnetik terintegrasi dan memutar poros ke empat posisi terpisah 90 derajat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Pengukuran dilakukan pada masing-masing posisi 90 derajat. Setelah pengukuran terakhir dilakukan, hasil plumbness dapat ditampilkan melalui komputer. Mengoreksi plumbness biasanya dilakukan dengan salah satu dari dua cara:menggerakkan bantalan dorong (menggeser) secara aksial atau menerjemahkan (menggerakkan horizontal) bantalan dorong. PERMAPLUMB akan memberi Anda nilai koreksi dan fungsi "gerakan" langsung yang dapat digunakan untuk memantau koreksi secara real time untuk salah satu (atau keduanya) dari kedua pendekatan ini.

Gambar 6. Memasang PERMAPLUMB ke Hydro Shaft

Menggunakan PERMAPLUMB untuk Perataan Poros Hidrolik Vertikal
Sistem PERMAPLUMB dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam prosedur yang memerlukan pengukuran tegak lurus poros vertikal. Karena poros akan diputar, maka perlu memperhitungkan faktor-faktor yang akan memastikan tidak ada penghalang atau gangguan selama rotasi. Ini termasuk memundurkan sepatu bantalan yang dapat disesuaikan sehingga poros dapat diputar tanpa gesekan.

Pemeriksaan standar dan prosedur keselamatan harus selalu dilakukan sebelum proses pengukuran. Pemeriksaan tersebut termasuk memastikan bahwa tidak ada "kaki anjing" atau run-out ada di poros. Indikator dial atau probe jarak dapat dipasang di berbagai posisi di sepanjang poros untuk dengan cepat menentukan apakah ada masalah seperti itu dan apakah masalah tersebut perlu ditangani sebelum dan/atau setelah pengukuran dan koreksi plumbness. Proximity probe mencapai akurasi tinggi dan kurang rentan terhadap ketidakakuratan permukaan poros dibandingkan dial indicator. Data dapat diperoleh dalam satu putaran poros, sehingga mempercepat proses mengoreksi dan mendeteksi masalah “kaki anjing” dan run-out.

Pemuatan yang sama dari semua bantalan bantalan dorong perlu dipastikan. Berbagai prosedur ada tergantung pada jenis bantalan dorong yang digunakan. Metode berkisar dari metode “slugged arc” hingga metode yang lebih canggih dan hemat waktu dalam mengintegrasikan sel beban ke dalam sepatu yang dapat disesuaikan. Dalam kebanyakan kasus, pemipaan poros dan pemerataan beban akan berjalan seiring di antara koreksi.

Pengukuran dimulai dengan memasang sistem PERMAPLUMB ke area mana pun di sepanjang poros hidro. Area termudah untuk diakses biasanya adalah dek di atas turbin, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Sistem PERMAPLUMB Dipasang pada Hydro Shaft

Sistem kemudian dihubungkan ke komputer laptop dan catu daya.

Dimensi dan parameter dimasukkan ke dalam paket perangkat lunak WinPLUMB. Dimensi tersebut termasuk data bantalan dorong untuk melakukan koreksi pada bantalan dorong, data terjemahan untuk memantau posisi poros pada bantalan pemandu atas dan bawah, dan toleransi untuk membantu menentukan kapan poros disetel ke toleransi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Memasukkan Dimensi, Toleransi dan Target ke dalam Software WinPLUMB

Setelah dimensi dimasukkan, saatnya untuk melakukan pengukuran. Ini dimulai dengan menyalakan sistem pelumasan tekanan tinggi dan membuat sistem PERMAPLUMB yang terpasang pada poros diputar ke posisi derajat “0” yang ditentukan. Sistem pelumasan tekanan tinggi kemudian dinonaktifkan untuk membiarkan poros mengendap. Di sinilah titik pengukuran pertama akan diambil. Sistem pelumasan tekanan tinggi kemudian diaktifkan kembali dan proses ini diulang untuk tiga titik berikutnya pada putaran poros 270 derajat.

Hasil yang dicapai (lihat Gambar 9) akan menampilkan hasil plumbness dalam mil per inci. Toleransi NEMA sebesar 0,25 mil per kaki dimasukkan (sebagai 0,0208 mil per inci) ke dalam fungsi toleransi sehingga sistem dapat menunjukkan jika toleransi telah tercapai. Resolusi pengukuran lebih baik dari 0,00002 inci per kaki, yang jauh lebih baik daripada toleransi yang disyaratkan oleh NEMA.

Gambar 9. Layar Hasil

Jika koreksi diperlukan pada bantalan bantalan dorong, PERMAPLUMB memberikan jumlah setiap bantalan harus dipindahkan ke atas (atau ke bawah) untuk mencapai toleransi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10. Fitur khusus dalam perangkat lunak juga memungkinkan untuk "Pad Up &Down", yang menghasilkan koreksi yang dioptimalkan untuk menambah dan mengurangi tinggi pad untuk mencapai kehalusan tanpa mengubah elevasi poros.

Gambar 10. Koreksi Thrust Bearing untuk Setiap Sepatu

Koreksi pada bantalan dilakukan dan poros diukur kembali untuk memverifikasi kehalusan. Seluruh proses dapat diukur "hidup", jika diperlukan. Mode "live move" khusus diaktifkan untuk terus memperbarui kondisi kelurusan poros hidro saat koreksi sedang dilakukan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11. Ini tidak hanya memperbarui nilai kehalusan aktual, tetapi terus memperbarui prediksi koreksi bantalan bantalan dorong serta posisi poros berubah pada bantalan pemandu atas dan bawah. Plumbness dapat terus dipantau untuk situasi di mana bantalan dorong itu sendiri mungkin perlu diterjemahkan.

Mode "live move" sangat berguna dalam memastikan bahwa koreksi dilakukan tanpa gangguan selama pemindahan. Jika poros menyentuh bantalan pemandu atau terhalang selama pemosisian ulang, ini akan menjadi jelas dalam mode ini.

Gambar 11. Mode “Live Move”

Jaminan akurasi pengukuran selama proses pengukuran sangat penting. Data yang dikumpulkan perlu diandalkan untuk melakukan koreksi dan memverifikasi hasil. Selama proses pengumpulan data, sampel 32 pembacaan per detik dapat dikumpulkan per titik pengukuran. Pengguna dapat memilih berapa detik data yang akan dikumpulkan per titik pengukuran, hingga 204 detik. Ini sangat berguna ketika getaran dapat menjadi masalah selama pengukuran, yang biasanya terjadi ketika turbin yang berdekatan berjalan selama proses pengukuran.

Tampilan “standar deviasi” memastikan bahwa durasi pengukuran yang dipilih menghasilkan data yang stabil untuk mengatasi masalah getaran. Ini berguna dalam menemukan jumlah waktu optimal yang diperlukan untuk pengumpulan data guna menciptakan pengukuran yang stabil sekaligus mengurangi waktu pengukuran seminimal mungkin.

Akurasi pengukuran juga dipastikan melalui rotasi ke empat titik. Fitur khusus yang dikenal sebagai "penyelesaian melingkar" memastikan bahwa poros hidro diputar pada sumbu tanpa gangguan. Ini memastikan bahwa pembacaan di empat titik mengikuti persamaan bahwa jumlah pembacaan nol derajat dan 180 derajat harus sama dengan jumlah pembacaan 90 derajat dan 270 derajat. Jika persamaan itu dilanggar selama pengukuran, kesalahan penyelesaian melingkar akan menghasilkan sejauh mana pelanggaran ini terjadi. Nilai 0,2 dalam data detektor mentah atau kurang akan dianggap sebagai bacaan yang baik. Fitur ini menunjukkan jika masalah gangguan poros telah terjadi selama pengukuran

Pengulangan pengukuran sangat penting sebagai proses pengukuran standar. PERMAPLUMB memiliki fungsi pengulangan untuk memungkinkan pengukuran sebelumnya dibandingkan dengan pengukuran saat ini. Pengukuran berulang memastikan bahwa “apa yang Anda lihat adalah apa adanya”.

Pemeriksaan pengulangan dengan PERMAPLUMB juga dapat digunakan untuk memverifikasi kekakuan poros. Poros yang sangat kaku akan menghasilkan pembacaan kehalusan yang identik dengan PERMAPLUMB di mana pun sistem dipasang pada poros hidro. Kekakuan dapat diperiksa antara dua poros yang dihubungkan oleh kopling padat.

Selanjutnya, kami menjelaskan bagaimana hal ini dilakukan:Plumbness diukur di bawah kopling setidaknya dua kali untuk membangun pengulangan. Ketebalan kemudian diukur di atas kopling, sekali lagi dua kali untuk memastikan pengulangan. Hasil antara pengukuran yang dilakukan di atas dan di bawah kopling kemudian dibandingkan untuk menetapkan kekakuan. Perbedaan apa pun dalam hasil yang lebih besar dari 0,004 mil per inci akan dianggap sebagai kurangnya kekakuan.

Kesimpulan
Kemampuan untuk melakukan pengukuran kelurusan dalam waktu sesingkat mungkin dengan tingkat akurasi yang tinggi bermanfaat baik dalam jangka pendek, dengan penghematan waktu yang lebih baik, maupun dalam jangka panjang, dengan masa pakai dan efisiensi yang lebih baik. Penyiapan cepat, keandalan, kekebalan terhadap getaran, akurasi, dan penghematan waktu adalah semua faktor yang membuat sistem PERMAPLUMB ideal untuk pengukuran kehalusan.

Tentang penulis
Daus Studenberg adalah seorang insinyur aplikasi untuk Ludeca Inc. di Miami, Fla. Dia meraih gelar sarjana teknik mesin dari University of Florida. Tanggung jawabnya di Ludeca meliputi layanan lapangan, dukungan teknis, pelatihan dan pengembangan produk. Pertanyaan mengenai artikel ini dapat dikirimkan ke [email protected].

Informasi lebih lanjut tentang sistem PERMAPLUMB dapat ditemukan di:

http://www.ludeca.com/prod_permaplumb.php

http://www.ludeca.com/prod_winplumb.php