 |  |
|
|
|
| | | ПРИМЕРЫ ИЗ ВИБРОДИАГНОСТИКИ. | | |
ПРИМЕРЫ ИЗ ВИБРОДИАГНОСТИКИ.
Рассмотрены методики диагностики вентиляторов и электродвигателей на примере технологического оборудования мукомольного комбината.
Виброобследования проводились на Нижегородском (г. Нижний Новгород) и Володарском ( Нижегородская обл.) комбинатах хлебопродуктов.
Основным направлением работ было устранение неисправностей и балансировка вентиляторов. Дисбаланс и расцентровка вентиляторов оказались наиболее часто встречающимися неисправностями и причинами аварийных остановов производства.
Для выявления неисправностей технологического оборудования применялись вибродиагностические приборы, выпускаемые фирмой "ИНКОТЕС": портативная вибродиагностическая система ДСА-2001 (2-х канальный анализатор сигналов) и 3-х канальный сборщик-анализатор вибросигналов "СМ-3001".
Применение вибродиагностической аппаратуры на Нижегородском и Володарском комбинатах хлебопродуктов позволило устранить ряд неисправностей оборудования.. Внедрение прибора "СМ-3001" на Володарском комбинате хлебопродуктов позволило решить проблемы дисбалансов вентиляторов и перейти на обслуживание оборудования по техническому состоянию и безаварийную работу .
Устранение неисправностей технологического оборудования с помощью системы ДСА-2001.
1. Пример трещины на ступице колеса центробежного вентилятора
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.1.1. Вытяжной вентилятор.
Агрегат
Тип электродвигателя- 4А160S4
Мощность= 11 кВт
Число оборотов- 1463 об/мин
Частота вращения (fn) = 24.375 Гц. |
Точки измерения (ТИ)
Подшипник электродвигателя со стороны рабочего колеса вентилятора, вертикальное, осевое и поперечное направления. |
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.1.2. Спектр виброскорости получен с помощью окна Ханна, без использования режима огибающей (осевое направление).
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.1.3. Спектр виброскорости получен с помощью окна Ханна, без использования режима огибающей (поперечное направление).
Вибрационные признаки
Очень высокая осевая вибрация подшипников электродвигателя, в спектрах доминирует 1-я гармоника (f n). В вертикальном направлении наблюдается рост 1xf n в 8-10 раз, в поперечном направлении доминирует вторая гармоника (2xf n). Присутствует ряд роторных гармоник частоты вращения до 7-ой (в некоторых случаях до 10-й) кратности.
Механическая причина
Трещины на ступице рабочего колеса вытяжного вентилятора (окружные трещины длиной от 2 до 10 см). Из-за раскрытия трещин под нагрузкой в процессе работы возникает осевое биение колеса вентилятора на валу электродвигателя, что в свою очередь вызывает прецессию вала в подшипниках (периодическое, с частотой вращения, изменение центра тяжести вала относительно центра подшипника в пределах зазора в подшипнике).
Проведенные мероприятия по устранению
Проведена заварка трещин на ступице рабочего колеса вентилятора.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.1.4. Спектр виброскорости после устранения неисправности (окна Ханна, без использования режима огибающей, осевое направление).
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.1.5. Спектр виброскорости после устранения неисправности (окна Ханна, без использования режима огибающей, поперечное направление).
2. Пример по ременной передаче.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.1. Компрессор шестеренчатый серии 3АФ.
Агрегат
Мощность=16 кВт, Производительность=300 л/с.
Число оборотов эл.двигателя -990 об/мин, fn=16.5 Гц
Число оборотов компрессора -1148 об/мин, fr=19,125 Гц |
Точки измерения (ТИ)
Подшипники эл.двигателя и компрессора со стороны привода, поперечное направление. |
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.2. Спектр виброскорости. Анализ проведен с использованием окна Ханна, без использования анализа огибающей (ТИ1).
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.3. Спектр виброскорости. Анализ проведен с использованием окна Ханна, без использования анализа огибающей (ТИ2).
Вибрационные признаки
Высокий уровень вибрации в поперечном направлении на подшипнике компрессора на частоте вращения эл.двигателя (f n). Вторые гармоники (f n и f r) наиболее четко проявляются в осевом и поперечном направлениях. Наблюдается рост осевой вибрации электродвигателя и уровня гармоники 4-ой кратности от частоты вращения ротора компрессора (f r).
Механическая причина
Дефект монтажа ременного шкива на ведущем валу компрессора проявляется в условиях эксплуатации как неисправность типа "вращающаяся расцентровка", чем и объясняется высокий уровень 2-ой гармоники в поперечном и осевом направлениях (50-130% от уровня 1-ой гармоники). Высокий уровень 4-ой гармоники (fr) , доминирующей в спектрах вибрации подшипников как компрессора так и эл.двигателя, связан с восьмеркообразной конструкцией валов компрессора и биением ременного шкива.
Поскольку подвеска эл.двигателя относительно податливая, наблюдается рост вибрации электродвигателя на частотах вращения (fn и fr).
Проведенные мероприятия по устранению
Замена шкива вентилятора.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.4. Спектр виброскорости. Анализ проведен с использованием окна Ханна, без использования анализа огибающей (ТИ2, осевое направление).
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.2.5. Спектр виброскорости. Анализ проведен с использованием окна Ханна, без использования анализа огибающей (ТИ2, поперечное направление).
3. Пример устранения дисбаланса вентилятора.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.3.1. Схема расположения точек измерения вибрации вытяжного вентилятора.
Агрегат
Тип электродвигателя- 4АМ160S2
Мощность= 30 кВт
Число оборотов- 1455 об/мин
Частота вращения (fn) = 24.25 Гц. |
Точки измерения (ТИ)
Подшипники электродвигателя со стороны рабочего колеса вентилятора и со стороны свободного конца электродвигателя, вертикальное и осевое направление |
Вибрационные признаки
Очень высокая осевая вибрация подшипников электродвигателя, в спектрах доминируют 1-я и 3-я гармоники (f n и 3xf n). В вертикальном направлении в спектрах вибрации подшипника со стороны рабочего колеса 3-я гармоника (3xf n) превалирует над f n. Максимальный уровень вибрации сосредоточен на подшипнике электродвигателя со стороны свободного конца.
Механическая причина
Дисбаланс рабочего колеса вентилятора среднего давления приводит к вибрации подшипников эл.двигателя на частоте вращения (f n). Третья гармоника (3xf n) 75 Гц является результатом технологических погрешностей при производимых ремонтных работах, в частности нарушением плоскостности (винтообразность рабочего колеса сложной формы). Восстановление работоспособности вентилятора заменой рабочего колеса невозможно в следствии прекращения выпуска данной модели вентилятора заводом- изготовителем.
Проведенные мероприятия по устранению
Проведена одноплоскостная балансировка рабочего колеса методом "обхода" грузом на частоте 25 Гц для уменьшения уровня первой роторной гармоники (f n) и на частоте 75 Гц для компенсации биений колеса и уменьшения уровня третьей гармоники (3xf n). Балансировочные работы проводились при отсоединенном всасывающем патрубке.
Компенсация дисбаланса осуществлялась путем добавления расчетных масс в плоскость коррекции (плоскость рабочего колеса) на радиусе 40 см.
Минимальная калибровочная масса рассчитана по следующей формуле:
m m r/r(n/100) 2 120000/40(1455/100) 2 14,2 г.
где: mr - вращающаяся масса рабочего колеса и ротора электродвигателя, г.;
r - радиус калибровочной массы, см.;
n - число оборотов, об/мин.
С учетом неудовлетворительного состояния формы рабочего колеса и наличия больших несъемных корректирующих масс, оставшихся после предыдущих балансировок, выбрана калибровочная масса 30 г.
Результаты балансировки
Проведенный спектральный анализ результатов вибрационного обследования показал, что в спектрах вибрации (рис. 2.3.2.) доминирующей спектральной составляющей в вертикальном направлении является 3-я гармоника частоты вращения, а в осевом направлении - 1-я гармоника частоты вращения.
Таблица 1. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А, исходное состояние, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
Tочка 1
|
Точка 2
|
|
вертикальное
|
осевое
|
вертикальное
|
осевое
|
|
1-я
2-я
3-я
|
9.8
1.0
14.9
|
25.0
4.8
9.9
|
22.5
2.0
6.5
|
26.5
4.4
10.6
|
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.3.2. Характерные спектры вибрации в точках измерения на вентиляторе до балансировки, СКЗ, мм/с.
На основании полученных данных принята следующая последовательность проведения балансировочных работ:
- 1-й этап: проведение балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 1;
- 2-й этап: проведение балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 2;
- 3-й этап: проведение подбалансировки по 3-ей гармонике частоты вращения в точке 1;
1-й этап. Произведен пуск вентилятора и определен начальный дисбаланс (рис. 2.3.3) (на векторной диаграмме точка 0). После останова вентилятора в нулевую точку установлен калибровочный груз массой 30 грамм и произведен пуск для определения нового расчетного значения дисбаланса (на векторной диаграмме точка 1). По результатам балансировки в результирующую точку (угол 112о на рабочем колесе) установлен расчетный груз массой 71.3 грамма и произведен контрольный пуск. Вибрационное состояние вентилятора после проведения 1-го этапа балансировки ухудшилось (см. спектры на рис. 2.3.3 и табл. 2).
Таблица 2. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после 1-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
точка 1
|
точка 2
|
|
вертикальное
|
осевое
|
вертикальное
|
осевое
|
|
1-я
2-я
3-я
|
11.6
0.2
14.3
|
30.2
1.3
8.9
|
11.5
0.9
20.5
|
51.6
1.5
13.0
|
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис. 3.3. Результаты балансировки вентилятора на частоте вращения по подшипнику со стороны рабочего колеса в вертикальном направлении ( т. 1 по 1fр)
2-й этап. Проведена балансировка вентилятора по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 2 с последовательностью пусков, аналогичной первому этапу (рис. 2.3.4). По результатам балансировки, в результирующую точку (расчетный угол 3о на рабочем колесе), установлен корректирующий груз массой - 58.9 грамм и произведен контрольный пуск. Уровни виброскорости, характеризующие вибрационное состояние вентилятора с установленным корректирующим грузом массой 58,9 грамм, приведены в табл. 3.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.3.4. Результаты балансировки вентилятора на частоте вращения по подшипнику со стороны свободного конца в вертикальном направлении ( т. 2 по 1fр)
Таблица 3. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после проведения 2-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
точка 1
|
точка 2
|
|
вертикальное
|
осевое
|
вертикальное
|
осевое
|
|
1-я
2-я
3-я
|
12.7
0.5
7.3
|
13.2
1.0
4.1
|
1.1
0.6
3.5
|
14.2
1.3
4.5
|
После балансировки снизилась осевая вибрация в точках 1, 2; в вертикальном направлении снизился уровень 3-й гармоники, но он по-прежнему высок, поэтому для его снижения была проведена подбалансировки вентилятора по 3-ей гармонике в точке 1.
3-й этап. Начальный дисбаланс определялся с установленным грузом массой 60 грамм (по результатам 2-го этапа). После остановки вентилятора в нулевую точку установлен калибровочный груз массой 11 грамм (масса результирующего груза в нулевой точке 71 грамм) и произведен пуск для определения нового значения дисбаланса (рис. 2.3.5 на векторной диаграмме точка 1). По результатам балансировки в расчетную точку 290о на рабочем колесе установлен дополнительный груз массой 50.6 грамм, причем в нулевой точке оставлен груз массой 60 грамм. После этого произведен контрольный пуск. Уровни виброскорости, характеризующие вибрационное состояние вентилятора после 3-го этапа балансировки, приведены в табл. 4.
Таблица 4. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после 3-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
точка 1
|
точка 2
|
|
вертикальное
|
осевое
|
вертикальное
|
осевое
|
|
1-я
2-я
3-я
|
10.8
0.7
2.8
|
5.5
0.4
1.2
|
9.7
0.1
0.3
|
5.7
0.1
0.5
|
Выводы.
Результаты балансировки можно признать удовлетворительными, т.к. после подсоединения входного (всасывающего) патрубка и пуска вентилятора под нагрузкой снижение вибрации по опорным подшипникам составляет обычно 25-30%.
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис. 3.5. Результаты балансировки вентилятора на частоте третьей кратности от частоты вращения по подшипнику со стороны рабочего колеса в вертикальном направлении ( т. 1 по 3fр)
Устранение дисбаланса с помощью сборщика-анализатора вибросигналов "СМ-3001"
1. Пример
Нажмите на картинку чтобы увеличить
Рис.1.1. Схема расположения точек измерения вибрации вытяжного вентилятора.
Агрегат
Тип электродвигателя- 4А250S2
Мощность= 75 кВт
Число оборотов- 2985 об/мин
Частота вращения (fn) = 49,75 Гц. |
Точки измерения (ТИ)
Подшипники электродвигателя со стороны рабочего колеса вентилятора и со стороны свободного конца электродвигателя, вертикальное и поперечное направления. |
Вибрационные признаки
Очень высокая вибрация в вертикальном направлении подшипников электродвигателя, в спектрах доминирует 1-я гармоника (1xf n). Максимальный уровень вибрации сосредоточен на подшипнике электродвигателя со стороны вентилятора. Из-за недопустимой вибрации подшипников электродвигателя и большой вероятности возникновения аварийной ситуации мукомольный цех простоял трое суток. Все проведенные ремонтные мероприятия по замене подшипников не привели к положительному результату.
Механическая причина
Дисбаланс рабочего колеса вентилятора среднего давления приводит к вибрации подшипников эл.двигателя на частоте вращения (f n).
Проведенные мероприятия по устранению дисбаланса
Проведена одноплоскостная балансировка рабочего колеса методом "обхода" грузом на частоте 49,75 Гц для уменьшения уровня первой роторной гармоники (f n). Балансировочные работы проводились при отсоединенном всасывающем патрубке. С учетом уровней вибрации вентилятора выбрана калибровочная масса 10,2 г.
Проведенный спектральный анализ результатов вибрационного обследования показал, что в спектрах вибрации доминирует 1-я гармоника частоты вращения в вертикальном направлении.
Таблица 1. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 3600, исходное состояние, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
точка 1
|
точка 2
|
|
вертикальное
|
поперечное
|
вертикальное
|
поперечное
|
|
1-я
2-я
3-я
|
14.5
3.0
1.2
|
7.0
1.8
0.6
|
10.5
2.3
0.9
|
5.5
2.4
0.7
|
На основании полученных данных принято решение о проведении балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 1.
Последовательность проведения балансировочных работ, полученные результаты а также действия оператора, выбираемые из предлагаемого меню показаны на рис.6
После установки корректирующих масс - 7.5 г в точку 190о проведены контрольные измерения вибрации вентилятора (с отсоединенным входным патрубком). Уровни виброскорости приведены в таблице 2
Таблица 2. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А, после балансировки, СКЗ, мм/с.
|
гармоники
|
точка 1
|
Точка 2
|
|
вертикальное
|
поперечное
|
вертикальное
|
поперечное
|
|
1-я
2-я
3-я
|
4.7
0.7
0.3
|
2.5
0.5
0.3
|
3.2
0.8
0.2
|
2.3
0.5
0.2
|
Выводы.
Результаты балансировки можно признать удовлетворительными.
| | Электродвигатели взрывозащищенные асинхронные серии ВА, АИМспециальные смазки для электродвигателей и вентиляторовХарактеристики асинхронного электродвигателяРемонт и испытания электрооборудования : новые разработкиПеремотка электродвигателей |
| |
| | |
| | |
| 
