Методика диагностики дефектов, ограничивающих эффективность балансировки роторов на месте эксплуатации.

Аватара пользователя
sHellBoard
Site Admin
Сообщения: 462
Зарегистрирован: Сб окт 22, 2016 7:29 pm

Методика диагностики дефектов, ограничивающих эффективность балансировки роторов на месте эксплуатации.

Сообщение sHellBoard » Вс ноя 27, 2016 1:02 pm

1. Назначение

Методика предназначена для обнаружения дефектов, ограничивающих возможности балансировки роторов в машинах роторного типа на месте их эксплуатации, как до начала работ по балансировке, так и в процессе их выполнения.

2. Общие положения

2.1. Методика позволяет обнаруживать в машинах дефекты, являющиеся источником колебательных сил на частоте вращения ротора, не компенсируемых путем установки масс на вращающийся ротор или компенсируемых лишь частично, а также дефекты, нелинейно изменяющие жесткость опор вращения от нагрузки на опору.

2.2. Методика использует свойства и характеристики силового взаимодействия ротора с неподвижными частями машины через жидкость, газ или магнитное поле. Диагностика источников вибрации на частотах вращения многовальных машин с механическими передачами и колесного транспорта не является задачей настоящей методики, так как в них доминирует рост оборотной вибрации из-за сил механического (кинематического и ударного) взаимодействия вращающихся и неподвижных частей, и балансировка этих машин в сборе, как правило, оказывается неэффективной.

2.3. Методика рассчитана на диагностику агрегатов с использованием аппаратуры для балансировки роторов по вибрации, дополнительной опцией которой должны быть измерение и узкополосный спектральный анализ вибрации в частотном диапазоне с верхней границей не менее 2000Гц. Свойства высокочастотной вибрации, возбуждаемой силами трения и пульсациями жидкости (газа) в потоке, широко используемые в различных средствах вибрационной диагностики, в данной методике при определении основных диагностических признаков не используются. Основная причина – отсутствие у большинства средств балансировки роторов по вибрации технических возможностей анализа импульсной и модулированной высокочастотной вибрации.


3. Диагностируемые дефекты

3.1. Список доступных для диагностики дефектов роторных машин, снижающих качество и повышающих трудоемкость работ по балансировке роторов, включает в себя:

несоосность валов, связанных муфтой, преимущественно из-за дефектов муфты,
несоосность опор вращения многоопорных валов, преимущественно из-за дефектов фундаментных конструкций,
увеличенный зазор в подшипниках, преимущественно из-за их износа,
гидродинамическая (аэродинамическая) неуравновешенность рабочих колес, преимущественно из-за несимметричной посадки на вар (боя) или дефектов отдельных лопастей (лопаток),
несимметрия магнитного поля ротора, преимущественно из-за динамического эксцентриситета зазора в асинхронных двигателях и дефектов обмоток ротора (якоря) в других типах электрических машин,
ослабление узлов крепления опор ротора или резонанс на рабочей частоте вращения ротора

3.2. При несоосности роторов, связанных муфтой, можно выделить три разных особенности формирования колебательных сил и вибрации агрегата на частоте вращения. Первая имеет место при незначительной несоосности валов, когда максимальное смещение геометрической оси каждого из роторов существенно меньше зазора в подшипниках. В этом случае суммарный центр масс связанных роторов приобретает дополнительный эксцентриситет, который снижается при балансировке агрегата после его сборки на месте.

Вторая встречается в упругих муфтах, при несимметрии жесткости упругих элементов в плоскости полумуфт, когда имеет место несовпадение осей передачи крутящего момента. При таком несовпадении, например, из-за износа одного из отверстий в пальчиковой полумуфте или изменения упругости одной из втулок, часть крутящего момента преобразуется в радиальную к оси вращения силу, по направлению аналогичную центробежной силе, но зависящую не от частоты вращения, а от нагрузки на агрегат. Эта сила может изгибать составной ротор, а формируемая таким образом несоосность – дополнительно увеличивать дисбаланс ротора. Если агрегат имеет один режим работы с фиксированной частотой вращения и нагрузкой, результирующую вращающуюся синхронно с ротором силу можно существенно уменьшить балансировкой агрегата. Но при смене режима работы оборотная вибрация агрегата с таким видом несоосности существенно вырастет.

Третья, наиболее опасная, имеет место при величинах несоосности, сравнимых или превышающих величину зазора в подшипниках. В этом случае ротор с заметной «кривизной», продавливая смазку, «смещает» часть опор вращения от среднего положения, создавая пару встречных вращающихся сил и пару тормозных моментов, величины которых непостоянны и зависят от угла поворота ротора. Чаще всего такая ситуация возникает при дефектах муфт, и в этом случае корректирующими массами приходится не компенсировать дисбаланс, а «выпрямлять» ротор, что практически невозможно.

3.3. При несоосности опор вращения многоопорных агрегатов также можно выделить разные особенности формирования колебательных сил и вибрации агрегата на частоте вращения. Первая - когда одна (или более) из опор вращения оказывается статически разгруженной, и появляются условия возникновения автоколебаний ротора в подшипниках. Возникающая при этом нестабильность величины и фазы вибрации на частоте вращения резко ограничивает возможности балансировки, поэтому при обнаружении автоколебаний до начала работ по балансировке необходимо провести центровку роторов и, если при этом автоколебания не устранены, принять более трудоемкие меры по их устранению.

Вторая – когда несколько опор вращения оказываются статически перегруженными и любая технологически допустимая несоосность или искривление валов из-за «продавливания» смазки в перегруженных опорах создают большие по величине «пульсирующие» моменты с частотой вращения ротора и ее гармониками. Разделить два дефекта – сильную несосность валов и перегрузку опор из-за несоосности опор крайне сложно, особенно у жестко закрепленных на фундаментах агрегатов, но можно использовать другую информацию – увеличенный нагрев перегруженных опор. При обнаружении таких опор следует провести центровку валов и, по ее результатам принимать решение о необходимости балансировки роторов.

3.4. При увеличенном зазоре в подшипниках ротора, как и при разгрузке опор вращения, появляются условия для автоколебаний ротора в подшипниках. Основной рекомендацией по устранению автоколебаний, как и в предыдущем случае, является предварительная центровка валов агрегата.

Следует отметить, что к росту зазора обычно приводит износ подшипника, который редко бывает однородным, и потому может быть обнаружен, как и другие дефекты подшипника, с использованием специализированных технических средств и программ диагностики подшипников. Диагностировать дефекты подшипников целесообразно до выполнения операций обслуживания (ремонта), и устранять их во время этих операций, не усложняя последующих работ по балансировке агрегата.

3.5. Гидродинамическая или аэродинамическая неуравновешенность ротора с рабочим колесом в потоке относится к наиболее сложным для обнаружения дефектам и по-разному формируется в агрегатах осевого и центробежного типа.

Так, в осевых турбинах и нагнетателях (вентиляторах) рабочая нагрузка на каждую лопасть действует под углом к плоскости рабочего колеса и, изменяясь при дефектах одной из лопастей (лопаток), приводит к появлению вращающейся синхронно с ротором силы, аналогичной той, которую создает моментная неуравновешенность ротора. Такая же ситуация возникает и при бое рабочего колеса, ось которого, например, сдвинута относительно оси вала при посадке рабочего колеса на шпонку. Агрегат осевого типа без ремонта (замены) рабочего колеса можно балансировать на одной нагрузке, но при смене нагрузки на рабочее колесо вибрация на частоте вращения ротора растет.

В центробежных нагнетателях (насосах) при дефектах отдельных лопаток (лопастей) или бое рабочего колеса с частотой вращения от угла его поворота изменяется производительность агрегата, появляются пульсации давления в потоке. Реакция ротора на эти пульсации с частотой вращения состоит их двух компонент – радиальной к оси вращения силы, которую можно компенсировать балансировкой колеса на определенной нагрузке на агрегат и некомпенсируемого пульсирующего момента.

Оценить вклад гидродинамической (аэродинамической) неуравновешенности в вибрацию агрегата на частоте вращения достаточно сложно, если он не является определяющим, поэтому обнаруживают его в процессе балансировки, после чего принимается решение о целесообразности продолжения работ по наладке агрегата

3.6. Несимметрия магнитного поля вращающегося ротора (якоря) электрической машины является источником большой по величине пары вращающихся встречных магнитных сил, действующих на ротор и статор. В асинхронных двигателях несимметрия возникает при вращающемся бое (динамическом эксцентриситете) зазора, который может доходить до 20% (и более) от типовой величины зазора, составляющей около 0,5мм. Причиной такого боя чаще всего бывает износ подшипников или неточности восстановления посадочных мест под них в процессе ремонта двигателя. В многополюсных синхронных машинах основные причины несимметрии поля ротора – дефекты обмотки возбуждения или ослабления креплений полюсов, в машинах постоянного тока несимметрия поля якоря возникает при коротких замыканиях в коллекторе и обрывах уравнительных соединений.

Компенсировать встречные электромагнитные силы установкой масс в плоскости коррекции на ротор невозможно, и при балансировке ротора по вибрации неподвижных частей (статора) компенсируются колебания статора, а колебания ротора – удваиваются, что резко снижает ресурс электрической машины. Поэтому рекомендуется перед принятием решения о балансировке электрической машины оценить вклад в ее вибрацию на частоте вращения электромагнитных сил, и только по результатам этой оценки принимать решение о выполнении работ по балансировке.

3.7. Ослабление креплений одной из опор ротора или совпадение частоты резонанса отдельных узлов агрегата с частотой вращения ротора резко ухудшает стабильность параметров (амплитуды и фазы) контролируемой вибрации на частоте вращения и усложняет процесс балансировки, во многих случаях ограничивая ее эффективность. Поэтому при обнаружении признаков ослабления опор вращения ротора совпадении резонанса отдельных узлов агрегата с частотой вращения необходимо планировать работы по контролю жесткости и собственной частоты колебаний опор после остановки агрегата с применением методов тестовой диагностики.

Читать статью полностью.
http://vibro-expert.ru/metodika-diagnostiki-defektov-ogranichivayushix-effektivnost-balansirovki-rotorov-na-meste-ekspluatacii.html
Источник: Негосударственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Северо-Западный учебный центр», учредителем которого является OOO «Ассоциация ВАСТ»

Вернуться в «Теоретические основы балансировки и обработки вибросигналов.»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Bing [Bot] и 1 гость