Из практики виброналадки теплоэнергетического оборудования

Пример 1. (устранение повышенной вибрации циркуляционных насосов одной московской электростанции небольшой мощности). Исходная ситуация: две турбины обслуживаются шестью установленными в отдельном помещении насосами вертикального исполнения типа П750/25 производительностью 750 м³/ч с двигателями 4АН280Ш3 мощностью 110 кВт. Синхронная частота вращения насосов – 1500 об/мин. Для нормирования вибрации выбраны следующие показатели: среднеквадратическое значение виброскорости V_ск= 4,5 мм/c и размах виброперемещения S = 80 мкм. Эти значения совпадали с паспортными данными, однако уровень вибрации подшипников насосов не соответствовал норме, достигая на некоторых агрегатах 600 мкм. При этом значение виброперемещения медленно менялось в очень широком диапазоне.

Пуск двигателя отдельно от насоса показал, что высокий уровень вибрации сохраняется и в этом случае. Конструкция муфтового соединения полностью исключала наличие существенного дисбаланса или биения полумуфты. Из результатов пробной балансировки с установкой груза на колесо храпового устройства с внешней стороны двигателя следовало, что необходима, балансировка ротора на специальном станке. Кроме того, анализ амплитудно-фазо-частотной характеристики агрегата выявил наличие резонанса конструкции агрегата. Для балансировки ротора двигателя был применён станок ВМ3000 фирмы «Диамех 2000» и установлены балансировочные грузы довольно значительной массы. Однако при пуске собранного двигателя отдельно от насоса вибрация снова превысила нормативные значения. После анализа ситуации было принято решение об устранении повышенного уровня вибрации на месте посредством установки балансировочного груза на колесо храпового устройства. Вес необходимого груза составил 25 граммов.

После выявления повышенной чувствительности насоса к дисбалансу было ещё раз проверено качество выполнения опор, но выявленные отклонения были незначительными и не требовали немедленного устранения.

При работе насоса на частоте собственного резонанса естественно ожидать значительного влияния даже допустимых отклонений, которые неизбежны при изготовлении и сборке любого механизма. Центровка валов насоса и двигателя по полумуфтам была выполнена при строгом контроле качества, и при пуске насоса в нормальном рабочем режиме уровень вибрации не превысил установленных нормативных значений.

Однако через некоторое время размах виброперемещения увеличился практически до прежнего значения. При этом единственной ремонтной операцией, произведённой за это время, была регулировка сальникового уплотнения, необходимая при первом пуске. Специалисты определили, что насос устроен таким образом, что сальниковое уплотнение при неравномерной затяжке может оказывать существенное влияние на ротор насоса, создавая усилие в поперечном к оси вращения направлении. Регулировка уплотнения создавала эффект, подобный влиянию изменения центровки роторов. Но при приемлемом уровне вибрации уплотнение практически переставало работать, появлялись протечки циркуляционной воды. Решением этой проблемы стала установка груза на соединительную муфту. Эта операция дала положительный эффект, что подтвердило правильность определения причин повышенной вибрации. На этом ремонтные операции были закончены.

Ясно, что на этом проблемы предприятия, эксплуатирующего насос, не закончатся, ведь сальниковое уплотнение со временем придётся регулировать снова, что неизбежно приведёт к неравномерной затяжке гаек и увеличению вибрации агрегата. Балансировочную операцию придётся повторить, установив груз в новом месте. Это плата за недостатки конструкции данного насоса. В такой ситуации может оказаться эффективной установка автобалансирующего устройства, но она потребует больших временных и финансовых затрат.

Пример 2. Другим примером комплексного подхода к борьбе с повышенной вибрацией может служить история устранения этой проблемы на мощных (400 кВт) вентиляторах основного технологического цикла мусороперерабатывающего производства. Эти вентиляторы были изготовлены в ФРГ и, на первый взгляд, производили самое благоприятное впечатление. Аккуратный дизайн, виброизолирующие опоры, массивное основание, общее для двигателя и ходовой части, позволяющее наилучшим образом выполнять центровку валов, – всё убеждало в настоящем немецком качестве этих машин.

Но через несколько секунд после включения агрегатов в помещении начинался сильнейший гул, а на корпусах вентиляторов возникали прогрессирующие трещины. Попытки устранить вибрацию посредством установки балансировочного груза на рабочем колесе позволили избавиться от дисбаланса, но не устранили основную причину повышенной вибрации. Было высказано предположение о связи описанных явлений с резонансом корпуса вентилятора. Однако изменение массы аппарата не привело к устранению проблемы. Частоты вибрации корпуса несколько изменились, но все негативные явления остались.

На этом этапе виброналадчики провели испытания оборудования с постепенным изменением эксплуатационной нагрузки посредством ступенчатого открытия направляющего аппарата и ряд других экспериментов. Опыты показали, что причины повышенной вибрации корпуса и чрезмерного шума кроются в особенностях аэродинамики вентилятора. Для исправления ситуации было разработано, изготовлено и смонтировано оригинальное устройство, устраняющее турбулентность потока воздуха на входе в агрегат. Таким образом, уровни вибрации и шума для данного оборудования были приведены в норму, и технологические линии запущены в эксплуатацию вовремя.

Пример 3. К сожалению, конструкторы современного промышленного вращающегося оборудования в поисках новых решений иногда забывают о ремонтопригодности разрабатываемых агрегатов. С этой проблемой виброналадчикам пришлось столкнуться при устранении повышенной вибрации винтовых компрессоров. В конструкции этих агрегатов разработчики применили для соединения роторов двигателя и компрессора необычную муфту. На предприятии, использующем это оборудование, высокий уровень вибрации отдельных частей агрегата привёл к разрушению подшипников и повреждению двигателей и собственно компрессоров. Пуск отсоединённого двигателя и проверка качества сборки компрессора показали, что ни ротор двигателя, ни ротор компрессора сами по себе не являются возбудителями чрезмерных вибраций. Следовательно, дело могло быть только в муфте необычной конструкции, предназначенной для наилучшей компенсации нарушений центровки соединяемых роторов. Ведущие элементы муфты действовали на ведомые через резиновую прокладку сложной формы. Но проверить степень износа резинового элемента не представлялось возможным, так как его размеры в заводской документации не были указаны. Запасных прокладок у заказчика не оказалось. Тогда специалисты по виброналадке решили, что дефект в муфтовом соединении может быть устранён установкой балансировочного груза на муфту. В результате уровень вибрации был доведён до нормативного значения.

Пример 4. Причиной повышенной вибрации могут быть технологические погрешности изготовления элементов оборудования. Так, на одном из московских предприятий данная проблема возникла при первом пуске смесителя сыпучей массы, приводимого во вращение через редуктор посредством ременной передачи двигателем мощностью 60 кВт. При пробном пуске уровень вибрации двигателя и редуктора достиг 300 мкм, а на металлической площадке обслуживания было невозможно стоять из-за болезненных ощущений в ногах. Виброналадчики с помощью современной виброанализирующей аппаратуры довольно быстро определили причину неисправности. Оказалось, что на чугунном шкиве входного вала редуктора имелся значительный дисбаланс из-за некачественной отливки этой детали на заводе-изготовителе. Была произведена тщательная балансировка шкива, а детальное обследование опорной рамы позволило разработать рекомендации по усилению её конструкции.

Пример 5. Далеко не всегда виброналадочные работы состоят из дорогих и сложных мероприятий и осуществляются на агрегатах большой мощности. Так, специалистами компании «АЭС» был произведён ремонт маломощных (до 1 кВт) вентиляторов небольшого предприятия, на котором эксплуатация вентиляционной системы стала невозможной из-за участившихся повреждений подшипников двигателей. Конструкция вентиляторов такова: рабочее колесо агрегата установлено непосредственно на валу двигателя, а сам двигатель закреплён на виброизолирующих опорах. Корпус вентилятора соединён с воздуховодом посредством брезентового рукава. Из опыта работы с такими вентиляторами известно, что они плохо поддаются балансировке на месте из-за наличия пружинных опор, вызывающих большую нелинейность реакции на устанавливаемые пробные грузы. Но решение, дающее возможность быстро и эффективно производить балансировочные работы на вентиляторах такого типа, существует. Виброналадчики изготовили специальный стенд, позволяющий изменять характеристики опорных частей вентиляторов, и с его помощью за одну рабочую смену произвели балансировку рабочих колёс всех вентиляторов предприятия. Сравнительный анализ мест установки грузов при изготовлении и при балансировке показал, что доводка вентиляторов до нормального рабочего состояния на заводе-изготовителе была произведена с нарушениями технологии.

О. Осипов

Фрагмент статьи "Проблемы шума и вибрации в теплотехнике". Аква-Терм №1(23) январь 2005

Лаборатория вибрации
обеспечит доступ к современным технологиям контроля состояния вращающегося оборудования предприятиям, не имеющим собственной службы технической диагностики.

тел. 8(916)347-09-53 г. Москва

E-mail : OsipovOI@yandex.ru