До того как нам поручили выяснить источник повышенной вибрации на подшипниках и корпуса насоса, в цехе между электриками и механиками (энергетиками) уже продолжался длительный спор о причинах ее возникновения. Механики обвиняли электриков, что вибрация идет от электродвигателя, поэтому ищите у себя. Электрики расцепили муфту, включили в работу электродвигатель, на электродвигателе вибрация изменилась, но незначительно. Это нисколько не смутило механиков: виноват электродвигатель и все тут.

Прихожу, электрики и механики крутятся рядом с насосом, продолжают спорить, но начальников уже нет со вчерашнего дня. Насос типа Д4000-95-2, производительность 3200 м.куб/час, напор 55 м. Электродвигатель типа СДН 14-59-8, 630 кВт, 750 об/мин. Подшипники скольжения у электродвигателя мощные стояковые, диаметр конца вала электродвигателя 140 мм. У насоса шариковые подшипниковые узлы значительно слабее.

Муфта втулочно-пальцевая типа МУВП, 10 пальцев. Муфта расцеплена, величину вибрации замерить пока нельзя. Осматриваю пальцы, замеряю диаметры резиновых колец на всех пальцах. На двух из них диаметр оказался примерно на 2 мм больше, чем у остальных.

В оборудовании, в котором рабочий вал расположен горизонтально, справедливы вышеописанные диагностические правила, что чаще всего механическое ослабление проявляется в вибрации и может быть отдиагностировано только тогда, когда в агрегате есть неуравновешенные динамические силы.

Эти силы могут быть вызваны другими дефектами, например небалансом, расцентровкой и т. д. Если возмущающей силы в агрегате нет, то ослабление может и не проявляться в спектре вибрации и тогда спектральными методами его нельзя отдиагностировать.

Иначе дело обстоит в агрегатах с вертикальным направлением вала. В таких случаях если в агрегате есть механическое ослабление - то оно будет проявляться в спектре вибрации всегда. Причина этого явления проста - в агрегате с горизонтальным валом ротор прижат к подшипнику собственным весом, что является стабилизирующим фактором, требующим для возбуждения вибраций значительной возбуждающей силы, соизмеримой с весом ротора. При вертикальном расположении ротора агрегата для возбуждения вибраций достаточно очень небольших усилий.

Это самый известный и широко распространенный в практике тип механического ослабления в оборудовании. Он возникает по различным причинам, но заключается в одном, в ослаблении посадки различных элементов конструкции ротора на валу или же при появлении эффекта нестационарного обкатывания ротора в посадочных отверстиях с увеличенным зазором.

Этот дефект достаточно часто возникает из-за чрезмерного увеличения зазоров в подшипниках скольжения, или из-за увеличенных зазоров в элементах подшипников качения. Такая локализация механического ослабления становится заметной в вибрации при наличии дополнительных дефектов, типа небаланса, вызывающих радиальные нагрузки на подшипники.

Механическое ослабление может возникать в синхронных машинах с возбудителем, смонтированном на свободном конце ротора. Причиной механического ослабления является слабое крепление магнитной системы возбудителя на валу.

Очень часто механическое ослабление может возникать при неплотной посадке соединительных полумуфт на валах, возникающей при износах и нарушениях технологии монтажа.

Это достаточно часто встречающаяся в практике причина повышенной вибрации оборудования, вызываемая дефектами крепления или же механическими ослаблениями самих элементов крепления агрегата к фундаменту, отрывом анкеров и т.д. Варианты механического ослабления крепления могут быть различными и определяются конструктивными особенностями крепежных деталей.

На практике механическое ослабление крепления обычно вызывается потерей различных центрующих прокладок, ослаблением крепежных болтов, отрывом крепежных анкеров, трещинами в сварных соединениях рам, стоек подшипников. При раздельном креплении статоров и роторов электрических машин механическое ослабление крепления возможно и как для подшипников, так и непосредственно для статоров.

Все началась с того, что очень квалифицированный электрослесарь, назовем его Электриков, проходя мимо дымососа №5, обратил внимание на несколько увеличенную вибрацию заднего подшипника электродвигателя. А дымосос этот типа ДН-26х2-0.62, производительность 477000 м.куб/час, диаметр рабочего колеса 2600 мм с приводным асинхронным эл.двигателем типа АД15-76-8 мощностью 1000 кВт, скорость вращения 750 об/мин.

Электрик позвонил нам в бюро диагностики. Диагност Диагностиков начал выяснять причину повышенной вибрации на заднем подшипнике указанного электродвигателя.

Нужно сказать, что виброанализаторы у нас самые современные, питерской фирмы ВАСТ типа СД-12. Снял все замеры, сбросил в компьютер, программа DREAM («Мечта») показала следующее:

1.Диагноз – бой вала

2.Рекомендации – проверить центровку валов электродвигателя с дымососом.

Совершенно правильная рекомендация. Однако центровка оказалась в пределах нормы.

Редуктор 1 клети трехступенчатый. Количество зубьев передач:

1-я передача Z1/Z2 = 21/126

2-я передача Z3/Z4 = 22/105

3-я передача Z5/Z6 = 31/31

При скорости вращения входного вала 8.5 Гц (510 об./мин) частоты вращения валов редуктора и зубцовые частоты передач будут равны:

  1 вал - 8.5Гц - 1 передача - 178.5Гц  

2 вал - 1.417Гц - 2 передача - 31.167Гц

3 вал - 0.297 Гц  - 3 передача - 9.2 Гц

4 вал - 0.297 Гц

На рис.7а приведен спектр виброскорости на корпусе редуктора вблизи подшипника вала шестерни с поломанным одним зубом.

Рис.7а

На рис.7б временная диаграмма (виброскорость от времени) в этой же точке. 

При обследовании обнаружена повышенная вибрация главных ферм крана и тележки главного подъема на частоте около 10 Гц при работе механизма главного подъема, при подъеме груза и при опускании. Прибор АU012 позволил четко определить источник вибрации.

Передаточное число редуктора главного подъема равно 19.6. После редуктора вращающий момент на барабан главного подъема передает открытая передача с передаточным числом равным 5 (на шестерне 18 зубьев, на колесе - 90). Таким образом, зубцовая частота открытой передачи незначительно отличается от частоты вращения электродвигателя. Действительно, при частоте вращения электродвигателя 10 Гц (600 об\мин) зубцовая частота открытой передачи равна: 10/19.6*18 =9.2 Гц.

С помощью фотодатчика была точно измерена скорость вращения электродвигателя. Она составила 602 об/мин (10.03 Гц). Однако, в спектре (см. рис.6а) господствующая частота 9.2 Гц со своими гармониками, а этой частоте как раз соответствует зубцовая частота открытой передачи.

Рис. 6а

В насосной установлено более 30 насосов различной мощности, имеется несколько сборных коллекторов-труб диаметром до метра, несколько этажей служебных помещений.

При обследовании выявлено, что по всему зданию господствует одна и та же частота, равная оборотной частоте той группы насосов, при включении которых и возникала опасная вибрация. Обратили внимание, что особенно сильная вибрация возникает при включении двух одинаковых насосов из этой группы. Эти насосы рядом не располагались.

Оказалось, что общий коллектор-труба, в которую качали воду насосы этой группы, в некоторых местах потерял опору и провис над некоторыми опорами, что уменьшило жесткость коллектора. Изменившаяся собственная частота колебаний коллектора совпала с оборотной частотой насосной группы, т.е. возник резонанс. Мощный вибрирующий коллектор-труба вызывал вибрацию здания.

Автор rotkiv

Турбокомпрессор типа К250-61-5, производительность 255 мЗ/мин, 9 атм с повышающим редуктором и электродвигателем типа СТД-1600-2 мощностью 1600 кВт, 3000 об/мин.

При обследовании обнаружена очень высокая (50-70 мм/сек) виброскорость (СКЗ) на кожухе, сплошь закрывающим статор электродвигателя, вместе с пристроенными с боков воздухоохладителями. Шум от вибрирующего кожуха был настолько велик, что его было слышно по всему цеху, в котором установлено семь таких турбокомпрессоров. Господствующая частота вибрации 100 Гц.

Эксплуатационный персонал сообщил, что вибрация и шум появляются не сразу, а спустя 20-40 мин после включения турбокомпрессора в работу.Возникла версия, что «паскудный» процесс каким-то образом связан с нагревом электродвигателя.

Было решено ослабить по всему периметру крепление кожуха к постаменту. При ослаблении первых болтов (начали от середины) вибрация и шум повысились, что заставило эксплуатацию отказаться от этой затеи. Однако мы настояли продолжить начатое, т. к. справедливо считали, что полностью раскрепленный кожух не должен вибрировать, что и подтвердилось.

Компрессор сжатого воздуха типа ВШВ-2,3/230, 5-ти ступенчатый, давление после пятой ступени 230 кг/см2, производительность 2.4 мЗ/мин, электродвигатель мощностью 45 кВт, 1450 об/мин соединен с компрессором через втулочно-пальцевую муфту. Полумуфта компрессора выполнена в виде маховика.

До того, как был обследован компрессор диагностиками, устранением вибрации занималась цеховая ремонтная служба. Проверялись все узлы компрессора, включая шатуны и крейцкопфы всех ступеней, подшипники коленвала, тщательность центровки электродвигателя с компрессором. Однако все это не давало результатов.

Замеры показали, что на электродвигателе в горизонтальном направлении виброскорость (СКЗ) равна 15 мм/сек, на корпусе компрессора - 70 мм/сек. Это на подшипниках ближайших к муфте. На дальних (задних) подшипниках вибрация была меньше. По спектру определили, что основная доля вибрации имеет место на оборотной частоте (24 Гц). При осмотре обнаружено отсутствие рисок на полумуфтах, с помощью которых обычно обеспечивается спаривание полумуфт в нужном положении после их разъединения (снятия пальцев).