В ДИАГНОСТИКЕ - www.vdiagnostike.ru

Доброго времени суток. Краткое описание насоса: Питательный электро насос, расход 580т/ч, давление на выходе 185 кгс/см^2, на входе 8 кгс/см^2, мощьность эл/дв от 3-4МВт в зависимости от загруженности, питается напряжением 6 кВ, частота вращения 2985 об/мин (49,8Гц), все 4 подшипника - подшипники скольжения, в четвертом встроен опорно-упорный однорядный подшипник качения 313, смазка принудительная, масло турбинное, муфта зубчатая, купается в масле, на валу насажено 10 рабочих колес, на всасном 7 лопаток, на всех остальных по 8.
В общем ситуация следующая. При работе на подшипнике №2 стал происходить рост осевой вибрации, понемногу, потихоньку дорос до 50мм/с в течении 2-х недель, соответственно и вертикаль с горизонталью подросли на нем же и на 3-ем подшипнике. Решено было остановить, проверка центровки выявила расцентовку, т.к. ремонт совпал с плановым, был извлечен ротор насоса, обнаружен прогиб вала, порядка 0,18 соток, был каким то образом выправлен, затем насажены рабочии колеса, прицентрован и ПУСК. Вибрация на 3, 4-ом подшипниках порядка 15 мм/с, уже по горизонтали и вертикали, осевой вибрации на 2-ом подшипнике уже нет, но есть высокая осевая на 3-ем порядка 20мм/с, при этом в спектре преобладает 350Гц составляющая. В спектре вибраций вертикальных и горизональных направлений преобладает оборотная, но еще больше по амплитуде 42-48Гц составляющая в зависимости он расхода воды сдвигается от 42 до 48, сначала я не знал, сейчас уже точно знаю - задевания. Дали поработать сутки - вибрация растет. Оставили в холодном резерве на 3 месяца, заказали новый ротор, новый ротор пришел через 4 месяца - оказался залипухой полнейшей (бой у нового ротора 0,18мм, шейки с конусом, по всей длине видны шероховатости от резца, т.е. даже не отшлифован, на вид сыромятина, кругом ржавчины, вмятины от кувалды, до сих пор конкурсный отдел закупок разбираются, даже не знаю, что на данный момент решили). В это время выташили ротор снова, видны очень сильные задевания в проточке, причем ни где то в одном месте, а по всем уплотнениям, как будно ротор был прижат к одной стороне или уронили на дно и он натерал. Половину уплотнений проточили со стороны всаса и соответственно зазоры увеличились больше чем в 2,5 раза, ближе к напору заменили на новые там зазоры выдержаны. Ротор опять выправляли. Затем долго в проточной части выставляли, сам ходил смотрел руками крутил ротор, задеваний не было. И вот пуск в ноябре 2011г. вибрационное состояние идеальное, как у нового, не более 4 мм/с по всем направлениям, все СЧАСТЛИВЫ. Проходит 3 дня, и как обычно утром меня просят замерить вибрацию на нем, т.к. ночная смена заметила при обходе шум и при замере вибрации она составили на 3г-22мм/с, на 4в-15мм/с, иду, мерию, 3г-33мм/с, 4в-20мм/с, идет на увеличение, в спектре 47Гц широкой полосой до 50Гц, и по звуку слышно как с трудом работает эл/дв с завыванием и по выбегу остановился меньше чем за 20 сек. Разбирают полумуфту проверяют центровку - сбита, крутят насос - задевания, снова выставляют, собирают, центруют, включают - та же картина, вибрация 3г-20мм/с, 4в-15мм/с, в спектре то же самое.
Вопрос что делать , уже ума не приложу? Читал здесь, что уплотнения в проточке - как подшипники скольжения служат для такого насоса, поэтому зазоры должны соответствовать норме, иначе ротор прогибается в направлении этих зазоров и начинаются задевания, говорил всем об этом, но все слушать не хотят, говорят мол все (у нас их 5) работают на увеличеных зазорах в 1,5-2 раза и ничего. Спектры вибраций выкладываю по 3г, после ремонта сразу и спустя 3 дня, т.е. без задеваний и с задеваниями. Помогите разобраться у кого есть опыт в этом. Заранее спасибо за помощь.

УЗК ротора делали? Направляющий аппарат в каком состоянии?

УЗК - ультро звуковой контроль? Тогда - конечно же нет. У нас все на визуальном контроле. Направляющий аппарат тоже визуально нормальный. (Ксате сейчас это спросил у зам.нач. по ремонту про УЗК для ротора ПЭНа, впервые слышит - ответил).
Да и еще, заметил особенность, пуск производится на закрытый напор и открытую рециркуляцию, тогда вибрация самая высокая на 3г - 8,8мм/с, как только начинают открывать напор по мере нагружения ПЭНа по расходу, сразу идет возростание вибрации до 20мм/с, да и на фундаментной площадке это чувствуется. Может ли это быть как то связано с кавитацией или не равномерным захватом жидкости первым колесом или последующих. Хотя расход те три дня 440т/ч спокойно брал, да и сейчас 240 т/ч брал нормально и давление создает, и давление за гидропятой в норме. В общем по параметрам все в норме - одно задевания и все, колотит так что эту 44-48Гц составляющую выхватываю на задвижке напорной на трубопроводе соседнего ПЭНа, который за 20 метров от него, все давят в один коллектор.

Эту ситуацию сложно объяснять даже на пальцах, а у меня еще и проблемы с эпистолярным жанром. Но попробую, может получится.

В данном случае проявляется, на мой взгляд, довольно сложная комбинация - частоты вращения ротора, собственной частоты колебаний (резонанса) ротора ПЭНа ( примено 65-70 ГЦ), разбитых уплотнений рабочих колес, количества направляющих лопаток (5 шт.), количества лопаток на рабочем колесе (8 шт. или по моим данным 7 шт.отсюда и частота 350 Гц), возможного смещения ротора относительно статора в радиальном направлении (ротор не по центру статора) и расхода пит. воды через насос.
При достаточно сильном износе уплотнения перестают демпферировать колебания ротора в радиальном направлении. Рабочее колесо из-за изначального смещения либо из-за случайного возмущения в какой-то момент сместится в радиальном направлении относительно напраляющих лопаток и получит мощный импульс от взаимодействия реактивной струи с лопаток рабочего колеса и ближайшей (в радиальном направлении) лопатки направляющего аппарата, причем тем больше, чем больше нагрузка насоса (расход). Ротор, как струна, начинает колебатся в радиальном направлении с собственной частотой, примерно 65-75 Гц (зависит в том числе от количества и степени разбитости уплотнений колес). Совершая колебания изначально в плоскости получения толчка, ротор одновременно вращается совершая довольно сложную процессию относительно статора, траектория которой зависит от частоты вращения ротора, его собственной частоты колебания и амплитуды колебания зависящей от рабочей нагрузки насоса. Соответственно, следующий толчок ротор получит от взаимодействия другой комбинации лопаток рабочего и направляющего колес.
По моим расчетам , при частоте вращения 50 Гц, 5 направляющих и 7 рабочих лопатках, возможны следующие частоты: 48,6; 47,4; 46; 44,9; 43,8; 42,7 Гц, а при 8 рабочих лопатках: 48,8; 47; 45; 44,5; 43 Гц. При дальнейшей разбивке уплотнений частота дефекта смещается ниже 40 Гц, но всеравно четко зависит от комбинации взаимодействия лопаток.
Вывод. Нужно качественно провести ремонт ПЭНа. Особое внимание при ремонте обратить на уплотнения рабочих колес и центровку ротора в проточной части.
В моей практике был случай когда на новом насосе были не параллельны торцы одной из секций корпуса и при сборке получили излом оси проточной части и соответственно расцентровку ротора относительно проточной. При износе уплотнений, через какое-то время, появилась мощная вибрация 39 Гц, появляющаяся при четко определенной нагрузке насоса, без гестерезиса.

В корзинах подшипников №3,4 насоса имеются болты - снизу, слева и справа, с помощью их регулирования выставляется ротор в проточке. По правилам жанра, мы должны ослабить все болты, уронить ротор на пузо, выставить индикаторы на 3,4 подшипниках на валу в вертикальном и горизонтальных положениях принять их значения за нулевые, затем поднять максимально ротор нижними болтами до упора к верху, таким образом мы выясним зазор верх-низ, затем выставить ротор по середине верх-низ, и сдвинуть в крайне левое положение, обнулить данные и сдвинуть в крайне правое положение, затем выставить по середине лево-право. Таким образом мы получим среднее положение, равномерные зазоры уплотнений по радиусу и паралельность между рабочим колесом и направляющим аппаратом, при условии не кривого ротора.
Опишу, как выставили у нас: при правильной, как выше описано, выстановке ротора в проточке, при проворачивании имеются задевания, свободно руками не провернешь. Поэтому выставляли по разному и вовсе не по середине, чтобы добиться такого положения, при котором при проворачивании ротора нет задеваний.
Вячеслав - Вам огромное спасибо за ясное понимание процессов, все очень понятно и логично. Но что нам делать с таким раскладом, чувствую, заново вытаскивать ротор менять все уплотнения на новые и возможно поменять сам вал, т.к. по нему имеется бой в 4 сотки, хотя вряд ли у нового будет меньше. Что если попробовать выставить ротор по середине пусть даже с задеваниями при проворачивании и попробовать включить, может задевания уйдут, т.к. ротор будет равномерно держаться в потоке и по уплотнениям.

Я в выходные подумал, посчитал и пришел к выводу, что задействованы два соседних рабочих колеса с 7 лопатками (на наших ПЭН-185 - 8 лопаток на последнем колесе и по 7 на всех остальных), развернутых на 180 градусов относительно друг друга, что соответствует чертежу. Тогда частоты вибрации при 49,8 Гц оборотки, в зависимости от расхода, равны - 46,5; 43,6; 41; 38,7 и т.д.. Причем, скорее всего, линии 46,5 и 41 должны быть размазаны по ширине. Появление вибрации и переход с одной частоты на другую должен происходить скачком при определенных расходах (до какого то конкретного расхода пит.воды никак не проявляется).
Сложилось впечатление, что при работе происходит самопроизвольная расцентровка по проточной части, обратите на это особое внимание при ремонте, хотя при такой вибрации что угодно съедет.
ПЭН действительно придется разбирать и ремонтировать, причем очень внимательно и ответственно. Это нужно было сделать ещё когда центровка не пошла.
Данная ситуация возможна при схождении как минимум двух дефектов - расцентровка в проточной части и увеличенные зазоры в уплотнениях рабочих колес, возможно требуется еще какое-нибуть условие, например разбалансировка или прогиб вала, но случай крайне редкий, сложно набрать статистику.
У нас центруют проточную часть с выкачеными подшипниками, вывесив ротор на спец.приспособлении, а уж затем подводят вкладыши болтами под полученные значения по индикаторам.

Сейчас остается вариант расцентровки в проточной части и увеличенные зазоры в проточке. Но со стороны всаса, где зазоры увеличены, на замену, уплотнительных колец нет. А зима на носу и резерва нет, и почему то он в проточке не встает в среднее положение, хотя должен при таких больших зазорах в уплотнениях. У вас случайно нет инструкций или книг по сборке ПЭНов и необходимые, важные замечания или советы, буду очень признателен.

К сожалению литературой помочь не могу. Сами пользуемся инструкциями по разборке сборке, ремонту и чертежами из паспорта ПЭНа.
У меня такое ощущение, что год назад у вас уволился слесарь-ремонтник, ведущий по ПЭНам.
Если проводить замеры радиальных разбегов из положения ротора "упор лежа", особенно с разбитыми уплотнениями с одной стороны, то ротор будет сильно задран вверх, вплоть до упора в уплотнения где нибуть по середине проточной части. Это происходит из-за рычага, между точкой упора в уплотнение и точкой замера, с отношением примерно 1,7-1,8.

Мы предварительно приподнимаем ротор примерно в центр проточной части (на нормальных уплотнениях с чертежными зазорами, это 0,3 мм от нижнего положения). Если возникают сомнения в правильности центровки в проточной части, повторяем замеры и выставку ротора уже из выставленного положения.

Вопрос Вячеславу.
Если не секрет, поделитесь методикой расчета частот или ссылкой на литературу.
("По моим расчетам , при частоте вращения 50 Гц, 5 направляющих и 7 рабочих лопатках, возможны следующие частоты: 48,6; 47,4; 46; 44,9; 43,8; 42,7 Гц, а при 8 рабочих лопатках: 48,8; 47; 45; 44,5; 43 Гц. ")

Это просто частоты возможных взаимодействий лопаток (вернее сопел образованных лопатками) рабочего колеса с лопатками направляющего колеса (всех со всеми). Посчитанно было в торопях, без должного анализа. Поэтому поясню на более реальном примере.

Представим, что по какой-то причине ротор, примерно в центре проточной части, сдвинут относительно центра направляющего аппарата. В случае неразбитых уплотнений, получим лопастную частоту 350 Гц. При разбитых уплотнениях и достижении определенного расхода, толчок от взаимодействия рективной струи с рабочего колеса и наиболее близко расположенной направляющей лопаткой (далее взаимодействие будет происходитьс этой же либо такой же соседнего напр. аппарата) будет достаточный для начала собственных колебаний ротора. Собственная частота ротора не совпадает частотой его вращения и следующий толчок ротор получит от струи с других лопаток, в зависимости от амплитуды собственных колебаний. В данном случае от следующей по ходу пары лопаток соседнего раб. колеса. Т.е. ротор совершит полный оборот + 1/14 оборота. Это частота - 46,5 Гц. Далее, при увеличении расхода, увеличится сила толчка и соответственно амплитуда собственных колебаний ротора. Место взаимодействия сместится на следующую по ходу пару лопаток этого же раб. колеса, оборот + 1/7 получим - 43,6 Гц. И т.д.
У меня, в свое время частота доходила до, примерно, 39 Гц.

ротор, прошедший правку, может принимать при работе исходное "гнутое" положение. Это версия.Но это может подтверждаться и возникающим резонансом, и монотонным ростом вибрации, и задеваниями.

Гнутый ротор вызывает вибрацию на оборотной частоте, плюс , в зависимости от разбитости уплотнений, будет присутствовать в той или иной мере лопастная частота направляющего аппарата - 250 Гц (раб. колесо с боем или гнутый ротор - "обкатывает" направляющий аппарат).
В данном случае, судя по выложенному спектру, доминирует частота 47 Гц и её гармоники, плюс оборотка и лопастная рабочего колеса - 350 Гц (характерная для смещения оси ротора относительно оси проточной части).
Если будет время и желание я попробую нарисовать и выложить примерную траекторию процесии ротора.

Да действительно, на 3-ем подшипнике доминировала в осевом направлении 350 Гц с амплитудой до 15мм/с, тогда я не понимал в чем дело, т.к. все ремонтники хором заявляли, что кол-во лопаток на всех рабочих колесах 8. Только после того как разобрали и вытащили ротор, сам лично прошел по всем колесам и обнаружил на самом первом всасном рабочем колесе (первое от подшипника №3) - 7 лопаток и все встало на своё место. Сейчас вытачиваем в токарной мастерской новый вал, пообещали бой будет не более 2 соток. Но вот, что будет с ним если уплотнений новых на все ступени нет, а старые увеличены в двое, не повторится ли история, или если получится выставить с новым ротором строго симетрично по центру в проточке, возможно не будет этих резонансных явлений приводящие к собственным колебаниям ротора и дальнейшим задеваниям в проточке.

Ремонтники изначально, не подумав , допустили ошибку. Нужно было новые уплотнения либо равномерно раскидать по длине ротора, либо сконцентрировать новые уплотнения по центру + на первом и последнем колесе (на первом достаточно только по всасу, на последнем, по напору).
Что сейчас будет сказать трудно, тем более что похоже уже раздолбали и часть новых уплотнений, которые ближе к середине. По теории должно работать нормально, но ротор в турбулентном потоке, разбитые уплотнения его не придерживают, поэтому он всяко слегка колеблется относительно центра проточной части, плюс возможные динамические прогибы от дисбаланса. При случайном достаточном смещении ротора от центра его может сорвать в автоколебания, причем с частотами приведенными мной в самом первом сообщении.

uprugiy !, если не затруднит- напишите, чем кончилось дело и какой получили результат после ремонта.

Наш зам. по ремонту решил попробовать побалансировать этот ПЭН, повешал груз на муфту - 130г/0 градусов. Сами понимаете ни к чему это не привело, только напрасные пуски.
Кстате, заметил такую тенденцию, при включении ПЭНа на закрытый напор, вибрация на всех опорах не выше 5мм/с, при этом в спектре на подшипниках насоса присутствуют составляющие 50Гц, и 350 Гц, но все в пределах нормы. Как только начинает открываться напор, ногами начинаешь чуствовать дрожь фундамента, и при расходе в 300т/ч вибрация выростает до 16мм/с по 3г и 4в, и 9мм/с по 3в и 4г, при этом в спектрах уже присутствует 44Гц преобладающая по амплитуде порядка 12мм/с для 3г, 4в и 7мм/с для 3в, 4г. Затем при увеличении расхода до 400т/ч СКЗ увеличивается до 23мм/с по 3г и 4в и так при каждом включении (хоть какая то стабильность :):)). При закрытии напора вибрация также падает, но не до 5мм/с, а до 10 мм/с, ротор на выбеге слышно выбегает без задеваний. Т.е. наблюдается прямая зависимость вибрации от расхода, может это тоже что то значит.
Ротор все еще вытачивается, ждем.

Это не в Зеленогорске ПЭН случайно?

И вот спустя почти 2 года ремонтов и простоя ПЭНа, этой осенью свершилось. Был куплен с завода новый вал и новые уплотнительные кольца в проточной части, соответственно на вал и на направляющий аппарат в комплекте. Также были найдены на складе залежавшиеся новые рабочии колеса. Все было собрано, затем я с валом и насаженными рабочими колесами съездил за 700 км, на ремонтное предприятие, где есть балансировочный станок для малых роторов, провели с их ним балансировщиком балансировку, привез обратно ротор. Здесь его собрали и вот долгожданный пуск.
Все пока хорошо, работает вторые сутки, вибрация по всем направлениям в норме.
в п о
1 1,8 2,3 2,3
2 1,5 2,0 3,2
3 1,8 6,0 2,8
4 5,3 2,1 3,2
При расходе в 530 т/ч, (максимум 580 т/ч), вибрация вторые сутки стабильная, не увеличивается. Дай бог будет все в порядке.
Всем большое спасибо за участие и помощь.

Приятно читать такие сообщения!

На редкость до конца описанный случай разбора полетов , да еще с положительным исходом ( надо надеяться)!. Все-же, по всему вышеописанному , uprugiy - какой вывод Вы сделали для себя из этого случая- в чем по Вашему была причина повышения вибрации насоса : уплотнения, вал, или так называемый "сложный дефект"- когда много факторов и не всегда выяснишь истинную причину. Но если не анализировали, то этот вопрос можно оставить без ответа. (иногда и интуиция подсказывает- делай так и будет правильно).