Normativní úprava ustavování rotačních strojů na obzoru?

Na rozdíl od vibrodiagnostiky, vyvažování, termodiagnostiky nebo tribodiagnostiky je zatím oblast ustavování/souososti rotačních strojů mimo pozornost normotvůrců. Literatura na toto téma existuje, výukové materiály také, stejně tak obecné doporučené tolerance pro ustavení rotačních strojů z dílny výrobců laserových přístrojů. Dokonce i některé výrobní firmy mají své vnitropodnikové předpisy věnované problematice ustavování. Avšak obecná evropská/česká technická norma věnovaná ustavování rotačních strojů zatím vytvořena nebyla.

Nicméně před několika lety byla v USA přijata norma ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1, která se obecně věnuje právě problematice ustavování a může nám v Evropě sloužit jako zdroj inspirace pro řešení běžných problémů při ustavování, jako možnost porovnání našich a zámořských osvědčených postupů, případně jako potvrzení toho, že pracovníci údržby řeší tady i tam v oblasti souososti rotačních strojů podobné věci.

Základní informace o normě ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1:

• vydána Acoustics Society of America (Committee S2 – Mechanical vibration and shock) prostřednictvím American Institute of Physics po schválení American National Standards Institute
• z roku 2017
• nezávazná (i v USA)
• nemá ekvivalent v ISO normách (alespoň zatím – viz dále)
• není k dispozici v českém jazyce
• norma bere v úvahu ustavování nejen pomocí laserových systémů (nejrozšířenější), ale také jinými metodami (číselníkové indikátory, příměrná pravítka atd.)

Technická působnost normy:

• norma se vztahuje na ustavování dvou horizontálních strojů s celkem 4 ložisky a dvěma rotujícími hřídeli
• norma se nevztahuje na vertikální stroje, soustrojí 3 a více strojů, velké a hmotné stroje s významným průhybem hřídele, stroje s kardanem, stroje se třemi ložisky (diesel gensety), na stroje s tuhou spojkou a na ustavování otvorů
• principy této normy mohou být (ve smyslu „dobrovolně“ a „možná“) použity i na výše uvedené konfigurace 

Obecná doporučení:

• tam, kde to dává smysl, by mělo být měřeno:
  a) rovinnost a vodorovnost základu/frémy
  b) házivost hřídele a spojky
  c) pnutí potrubí a kabelů
  d) volná patka
  e) rozdíl vzájemné polohy os rotace hřídelů strojů v klidu a za provozních podmínek (offline to running machinery movement - OLTR)
  f) souosost os rotací hřídelů strojů
• doporučuje se ustavovat všechny rotační stroje
• stroje nově instalované stroje s výkonem přes 3,75 kW musí být odpovídajícím způsobem ustaveny
• po každém povolení kotevních šroubů by mělo být ustavení přeměřeno před spuštěním stroje
• při nadměrném opotřebení nebo vibracích stroje by nesouosost měla být zvažována jako příčina nebo jedna z příčin
• opotřebení nebo závady na stroji by měly být opraveny před jeho ustavováním
• vibrace přenášené na ustavovaný stroj mohou mít negativní vliv na měření

Obrázek 2: Krátká pružná spojka, Úhel a radiál

Doporučení týkající se přímo měření:

• ideálně by se mělo měřit s oběma hřídeli otočnými a rozpojenou spojkou. Jako druhé v pořadí preferencí jsou dva otočné hřídele se spojenou spojkou. Jako třetí v pořadí je jen jeden otočný hřídel. Jako nejméně žádoucí jsou oba hřídele neotočné
• měření by mělo být opakovatelné. Opakovatelnost by měla být kontrolována u výchozího a koncového měření 
• u výchozího měření při větší nesouososti je žádoucí odchylka méně než 10 %. Následující měření by měla mít opakovatelnost okolo 0,03 mm
• během koncového měření by opakovatelnost měla být lepší než 0,03 mm
• stroj a měřící systém může během prvního měření vykazovat určitou hysterezi. Proto se doporučuje nebrat první měření v úvahu
• spojení hřídelů při velké nesouososti může způsobit jinou než správnou pozici hřídele v (kluzném) ložisku nebo ohnutí hřídele (u valivých ložisek) nebo nežádoucí axiální pohyb hřídele(ů)

Doporučení týkající se pohybu se strojem při nastavování požadované souososti:

• velikost plochy použitých podložek by neměla být menší než je 80 % plochy patky, pod kterou mají být umístěny
• pod patku by se nemělo vkládat více než 5 podložek (bez započtení podložek pro korekci volné patky). Ne více než jedna z těchto podložek by měla být tenčí než 0,08 mm. Součet tloušťky tří nejtenčích podložek by měl být minimálně 0,25 mm
• test na volnou patku by měl být proveden na začátku a také na konci ustavování. Tolerance pro volnou patku je 50 μm (tedy 0,05 mm)
• doporučená praxe při utahování kotevních šroubů je sledovat, zda‑li má utahování vliv na polohu hřídele 
• pokud ano, tak se má utahovat vždy ve stejném pořadí, stejnou osobou, křížem, se stejnou silou
• tam kde je specifikován určitý moment, tak se má utahovat na tento moment
• omezení pohybu stroje na kotevních šroubech nebo na základu
• preferovaným řešením je pohyb obou strojů
• pouze pokud pohybem žádným strojem nelze vyřešit, tak by se mělo přistoupit na zvětšení děr, podtočení šroubů, úpravy frémy apod.
• provádění a měření pohybu strojem – zvedací anebo odtlačné šrouby jsou možné. Pro měření pohybu lze použít číselníkové indikátory nebo laserový systém
• odtlačné šrouby by měly být po utažení kotevních šroubů povoleny
• axiální mezera na spojce – musí být nastavena podle pokynů výrobce spojky a výrobce stroje podle toho, co je více limitující 
• správná velikost axiální mezery má být ověřena na konci ustavování

Tolerance pro ustavení:

• tolerance pro ustavení – jsou zpracovány pro krátkou pružnou spojku ve formátu radiál/úhel a pro vloženou hřídel ve formátu úhel A/B
• tolerance jsou definovány ve třech stupních kvality (minimální, standardní, přesné)
• při posuzování ustavení podle tolerancí musí být vzat v úvahu případný vzájemný pohyb strojů za klidu vs za provozu (OLTR hodnoty)

Obrázek 3 :Vložená hřídel, Úhly α a β

Dokumentace ustavení:

• dokumentace – konečný stav by měl být dokumentován ve formě trvalého záznamu (protokolu), který by měl obsahovat (tam, kde je to přiměřené) následující údaje:
  a) identifikaci stroje a místa
  b) datum
  c) přístroj a metodu použitou při ustavování
  d) osobu, která ustavení provedla
  e) požadované tolerance
  f) OLTR data
  g) rovinnost a vodorovnost základu / frémy
  h) házivost hřídele anebo spojky
  i) pnutí potrubí / kabelu / stroje
  j) výsledky měření volné patky
  k) výchozí (ne)ustavení
  l) konečné ustavení
  m) konečnou axiální mezeru
  n) údaje z vizuální prohlídky stroje
  o) prohlášení o souladu s touto normou

Vybavení používané pro ustavování:

• u číselníkových úchylkoměrů, spároměrek a příměrných pravítek nemusí být pravidelně kontrolována jejich přesnost. Úchylkoměry by nicméně měly pracovat volně
• mikrometry a odpichy vyžadují pravidelnou kontrolu
• asery, elektronické a optické systémy musí být periodicky ověřovány vůči referenčnímu standardu podle doporučení výrobce

Doplňující informace:

• normu ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1 lze zakoupit přes internet
• aktuální cena činí 150,00 USD, tzn. cca 3 750,00 Kč
• norma nesmí být reprodukována bez předchozího písemného souhlasu vydavatele
• norma ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1 byla revidována v roce 2020
• existují také Část 2 (Part 2) této normy – Terminologie ustavování (anglická) z roku 2017 (revize 2020) a Část 3 (Part 3) – Ustavování vertikálních strojů z roku 2021 (publikováno 2022).

Závěr

Jak bylo řečeno v úvodu tohoto článku, tak norma ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1 je nezávazná i v zemi svého původu a tedy pro nás v Evropě může sloužit jen jako čistě informativní zdroj, nicméně podle kuloárně dostupných a neověřených informací se zvažuje její transpozice v určitém rozsahu do oblasti ISO norem. Předpokládaný časový horizont je v řádu několika let.

Literatura

[1] Norma ANSI/ASA S2.75-2017-Part 1 (2017), originální znění v anglickém jazyce
[2] Materiály LAMI KAPPA

Autorem článku je MAREK ŠEREMETA, LAMI KAPPA, SPOL. S R.O. Příspěvěk prošel recenzním řízením.