Нарушения жесткости опорной системы

Как известно, в устойчивом режиме вращения колебания идеально уравновешенного ротора отсутствуют, однако на реальный ротор воздействуют различные неуравновешенные силы, возбуждая вибрацию. Поскольку сами по себе нарушения жесткости являются не источниками возбуждения вибрации, а лишь нелинейным откликом системы (агрегата) на воздействие неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию, то в этом классе дефектов можно объединить те, которые приводят к нерасчетному изменению жесткости опорной системы (в т.ч. уменьшению общих расчетных масс, колеблющихся вместе с источниками возбуждения) и повышению вибрации оборудования. С появлением дефектов этой группы вибрация иногда может многократно превышать допустимые значения.

Влияние жесткости опорной системы на вибрацию очевидно. Амплитуда вибрации обратнопропорциональна динамической жесткости:

  — амплитуда вынуждающей силы.

Существенно снижается динамическая жесткость в области резонанса. При резонансе даже небольшие вынуждающие силы приводят к чрезмерной вибрации опор. Для устранения этой проблемы необходима отстройка опорной системы от резонанса изменением ее жесткости, обычно в сторону увеличения, или массы.

Реальные опоры в вертикальном и горизонтально —п оперечном направлениях обладают различной жесткостью. Это свойство опор называется анизотропностью. При анизотропности частотные характеристики для вертикального и горизонтально — поперечного направлений различны. Например, при некоторой небольшой неуравновешенности ось вращающегося ротора имеет не круговую орбиту, а эллиптическую, причем большая ось эллипса лежит в направлении, близком к горизонтальному . Соответствующие колебания совершают точки поверхности подшипника, при этом на симметричном относительно вертикальной плоскости подшипнике возникает асимметричная вибрация. Не следует, таким образом, сразу связывать асимметричную вибрацию с односторонними нарушениями жесткости опоры, например с отрывом фундаментной плиты с одной стороны.

Нелинейная жесткость опор характеризуется нарушением пропорциональности

между вынуждающей силой и деформациями. Вследствие нелинейности при воздействии гармонической силы возбуждения (вызываемой например, неуравновешенностью ротора) и гармонических (или близких к гармоническим ) перемещениях вала опорная реакция может иметь сложный спектр, содержащий различные гармоники (субгармоники) оборотной частоты.

Высшие гармонические составляющие опорных реакций возбуждают колебания с соответствующими частотами.

Анизотропность и нелинейность в общем случае не связаны с какими —л ибо дефектами, тем не менее их влияние на характер вибрации весьма велико. Существенную нелинейность и анизотропность имеет масляный слой: поперечная жесткость масляной пленки в несколько раз (по некоторым данным примерно в 10 раз) ниже, чем вертикальная. На нелинейных опорах могут наблюдаться субгармонические колебания, или субгармонический резонанс. Субгармонические колебания имеют частоту, в целое число раз меньшую частоты вращения, при этом преобладают колебания с половинной частотой. Анизотропность и, в меньшей мере, нелинейность могут возникать и в других элементах опоры при отсутствии в них каких — либо дефектов.

Величина и характер вибрации при ослаблениях жесткости зависит от степени развития дефекта (изменения жесткости системы), величины сил возбуждения (зависящих или независящих от технологических параметров) и свойств конкретного агрегата — анизатропности и нелинейности опорной системы (точно предсказать последние на практике сложно). Вибрационный сигнал обычно имеет сложный характер, в нем обычно присутствуют колебания в широком диапазоне частот: вибрация с частотой возбуждения, ее гармониками и возможно субгармониками, шумовой компонент и, иногда, другими частотными составляющими.

Промышленные агрегаты имеют большое количество соединений, ослабление жесткости которых может привести к повреждению или аварии. Ослабления жесткости можно условно разделить на два класса:

ослабления жесткости структурных элементов (опорной системы): фундамента (трещины на фундаменте, контакт стола фундамента и перекрытия, осадка фундамента, отрыв фундаментной плиты от фундамента и др.), рамы, корпусных элементов (корпусные трещины), подшипниковых опор, неподвижных деталей подшипников, неподвижного направляющего аппарата и импеллеров;

ослабления жесткости вращающихся элементов: деталей, крепящихся на роторе, ротора в подшипнике, в зубчатых муфтах, в редукторах.

Диагностические признаки нарушений жесткости.

При некоторых видах нарушений жесткости траектория движения ротора агрегата в подшипнике может сильно отличаться от эллиптической: ротор может совершать хаотическое движение в подшипнике. На рис. 7 — 01 приведена траектория движения центра ротора электродвигателя за один оборот при значительном износе вкладыша и ослаблении крепежа в подшипнике скольжения.

Во многих случаях характерным признаком ослаблений является зависимость уровня и характера вибрации от направления измерений. Этот эффект помечен горизонтальными стрелками: размах колебаний по вертикали составляет примерно 65 мкм, в то время как по горизонтали — менее 25 мкм.

Весьма характерна также высокая гармоническая активность. Вертикальными стрелками помечены семь минимумов кривой, свидетельствующих о нарушении жесткости именно в этом направлении, в то время как в горизонтальной плоскости их число значительно меньше.

Часто наблюдается "пустая точка" (помечена наклонными стрелками) — большой разрыв траектории и/или изменение направления движения ротора в момент завершения ротором одного оборота и прохождения отметки угла на роторе мимо датчика 2 .

В правой части графика заметна небольшая повторная петля, также наблюдающаяся иногда при нарушениях жесткости.

В спектре вибрации почти всегда можно наблюдать сравнительно интенсивную вибрацию на нескольких высших гармониках частоты возбуждения, число которых колеблется от 2...3 до 10 и более. Типично в спектре наблюдается сравнительно высокий уровень шумов3, что обусловлено значительной долей случайной вибрации в вибросигнале (особенно виброускорения).

Примером такого спектра может служить приведенный на рис. 7 — 02. Горизонтальными стрелками помечены некоторые из гармоник частоты вращения ротора.

По мере изменения состояния оборудования (развития дефекта: уменьшения жесткостисистемы) в спектре между высшими гармоническими составляющими могутпоявляться дробные гармоники частоты возбуждения кГ1±(1т)Г г , где т — натуральное число, (например, 1,5ГГ, 2,5ГГ, 3,5^,... и др.). При этом также возрастает и уровень шумов.

На рис.7 —03 приведена картина развития ослабления жесткости в течение десяти месяцев.

Январь — в спектре наблюдается две преобладающие спектральные составляющие: на частоте вращения ротора и ее третья гармоника (помечена наклонной стрелкой) и относительно высокий уровень шумов — 0.3 ... 0.4 мм/с .

Апрель — увеличивается гармоническая активность на частоте вращения ротора и ее гармониках (помечены наклонными стрелками).

Июнь — вибрация на гармониках частоты вращения ротора продолжает увеличиваться, появляется заметная вибрация на дробных гармониках частоты вращения ротора (помечены вертикальными стрелками), возрастает уровень шумов.

Ноябрь — резко возрос уровень вибрации на частоте вращения ротора.

После останова при ревизии обнаружено аварийное состояние подшипника.

Вибрация на высших гармониках частоты возбуждения бывает весьма велика и может даже быть сравнима с вибрацией на частоте возбуждения.

Обычно с увеличением номера гармоники частоты возбуждения (особенно в случае развитых дефектов и больших значений сил возбуждения) величина вибрации уменьшается. Но в процессе зарождения и развития дефекта, вибрация на одной или нескольких высших гармониках в продолжение ряда измерений могут превосходить вибрацию на частоте возбуждения.

Можно сказать, что чем ближе дефектное соединение (сочленение, место с нарушением жесткости) к ротору (в системе фундамент — рама — опора — подшипник — ротор), тем интенсивней проявляется нелинейность, т.е. интенсивней высшие гармоники частоты вращения ротора (или иной частоты возбуждения) по отношению к первой, в сигнале вибрации.

Рис. 7—03. Спектры вибрации иллюстрирующие развитие во времени ослабления резьбовых соединений в подшипнике насосного агрегата, перекачивающего нефтепродукты.

Рис. 7—04. Три спектра измеренные с интервалом в 1 секунду при нарушении центровки и износе вкладышей подшипников воздуходувки с частотой вращения ротора 25 Гц.

Если наблюдать спектр сигнала на экране анализатора, особенно анализатора, работающего в реальном времени, то бывают хорошо заметны "флуктуации гармоник" — от кадра к кадру на экране анализатора на "картинках" спектра уровни вибрации на гармониках частоты возбуждения и уровень шумов (характерные для нарушений жесткости) значительно меняются. При этом усреднение спектров должно отсутствовать.

На рис. 7 — 04 приведены спектры вибрации иллюстрирующие этот эффект. Горизонтальными стрелками помечены флуктуирующая по величине вибрация на второй и третьей гармониках частоты вращения ротора, а вертикальными — меняющийся уровень шумов.

При ослаблениях жесткости (и отсутствии других дефектов)4 для формы сигнала виброускорения, в ряде случаев, свойственны следующие особенности:

непериодический, хаотический характер кривой вибрации: нет повторяющейся "картинки" кривой вибрации от оборота к обороту ротора;

нерегулярные интервалы между преобладающими пиками, количество и величина которых (в продолжение временного интервала, соответствующего нескольким оборотам ротора) могут значительно меняться; при этом пиковое значение может достигать 6д и более в случае развитых дефектов;

Однако этого может не наблюдаться (особенно при сильном развитии некоторых видов нарушений жесткости) при "удаленности" плоскости ослабления жесткости от ротора.

Форма сигнала виброскорости может иметь более "упорядоченный" характер (по сравнению с сигналом виброускорения), однако амплитуда сигнала обычно бывает нестабильна от оборота к обороту (или в продолжение нескольких оборотов) и может меняться иногда даже в несколько раз.

Рис. 7—05. Формы сигналов (верхний график — виброускорение, виброскорость) вертикального компонента вибрации, измеренные на подшипнике электродвигателя насосного агрегата с частотой вращения ротора 50 Гц (20мс/об), имевшего дефект прокладки виброизолятора.

Примером этому служат две формы сигнала вибрации, приведенные на рис. 7 — 05, измеренные с интервалом в несколько секунд на подшипнике электродвигателя (частота вращения ротора 50 Гц, 20мс/об) насосного агрегата в вертикальном направлении, над имевшей дефект прокладкой виброизолятора. Вертикальными стрелками помечены некоторые нерегулярные пики сигнала виброускорения, количество и величина которых от оборота к обороту значительно меняется. Форма сигнала виброскорости менее (по сравнению с сигналом виброускорения) "хаотична". На кривой виброскорости парами вертикальных, горизонтальных и наклонных стрелок помечены периодические максимумы, следующие с соответствующим одному обороту временным интервалом (примерно 20 мс). Флуктуации значений помеченных максимумов достаточно велики.

Если в предыдущем примере флуктуации значений помеченных максимумов на кривой сигнала виброскорости могли вызываться накладывающимися на них высокочастотными составляющими вибрации, то на изображенной на рис. 7 — 06 форме сигнала высокочастотный компонент вибрации невелик. Вертикальными пунктирными линиями помечены временные интервалы соответствующие одному обороту ротора насосного агрегата, имевшего ослабление жесткости в виде несимметричного отставания опоры насоса от рамы насосного агрегата.

Вертикальными стрелками помечены следующие с периодом, соответствующим одному обороту ротора три периодических максимума, величина которых в продолжение пяти оборотов значительно уменьшилась.

Рис. 7—06. Форма сигнала вибрации в вертикальном направлении подшипниковой опоры насоса при несимметричном отставании опоры от рамы насосного агрегата. Частота вращения ротора — 50 Гц (20мс/об ).

При нарушениях жесткости кривая сигнала вибрации может быть сильно асимметрична, положительные и отрицательные значения амплитуд могут отличаться в 1,5 и более раз.

Рис. 7—07. Форма сигнала осевой компоненты вибрации передней подшипниковой опоры насоса при отставании подшипниковой опоры насоса от рамы насосного агрегата. Частота вращения ротора насоса 50 Гц (20мс/об ).

На рис. 7 — 07 приведен пример асимметричной формы кривой сигнала вибрации наблюдавшегося в осевом направлении измерений на передней подшипниковой опоре насоса при одностороннем отставании подшипниковой опоры насоса от рамы. Стрелками помечены максимум и минимум, абсолютные значения которых отличаются более, чем в два раза. Следует отметить почти периодический вид кривой сигнала вибрации (часто наблюдающийся при развитых нарушениях жесткости и достаточной "удаленности" дефектного соединения от ротора). Текущее значение вибрации при этом значительно превышало допустимое.

Очень важно помнить, что анализ форм сигналов необходимо проводить только в комбинации с анализом спектров, и выводы, если имеются какие—либо особенности формы сигнала, использовать только как дополнительный довод о вероятности наличия того или иного дефекта!

Обычно, при нарушениях жесткости вибрация анизотропна (один из пространственных компонентов вибрации по значению существенно превышает другие) и максимальным бывает, в большинстве случаев, в направлении перпендикулярном плоскости ослабления жесткости: при горизонтальном положении ротора встречается несколько чаще в вертикальном направлении, поскольку большинство разъемных соединений и плоскостей крепления перпендикулярны именно вертикальному направлению. Обычно, но не всегда, так как, например, при отставании основания подшипниковой опоры от рамы в средней части, возрастают вертикальные вибрации, поскольку вместо нормальной деформации стойки на сжатие возникает изгиб основания подшипника, но если имеется отставание не в середине, а по краям подшипниковой опоры, то в этом случае ослабляется жесткость установки в горизонтальном направлении и соответственно возрастают горизонтальные вибрации, а в случае одностороннего неплотного прилегания опоры жесткость будет зависеть от многих факторов.

Необходимо сравнивать отношение значений вибрации по горизонтали и вертикали: если оно превышает 4, то это может говорить о чрезмерной гибкости опоры в одном из направлений.

Важнейший надежный диагностический признак нарушений жесткости — изменение характера вибрации при переходе через границу дефектного сопряжения. Для обнаружения последних снимают контурную характеристику в различных точках агрегата или структурного элемента, измеряя амплитуду и фазу вибрации на первой (и, иногда, высших) гармонике.

Если смежные части агрегата или его узла имеют значительно отличающиеся значения амплитуд и фаз вибрации, то имеются относительные движения этих частей (элементов), и имеет место нарушение жесткости. При достаточной жесткости системы опора — фундамент вибрация должна плавно уменьшаться (без скачков амплитуды и фазы) от крышки подшипника до фундамента в 2...5 раз (в среднем 2.5...3).

При ослаблениях жесткости фундамента часто наблюдается повышенная вибрация не только подшипниковых опор, но и статора электромашины, корпусных деталей, возможно фундаментной плиты, болтов и др. В спектре значительно преобладают первая, вторая и реже третья и четвертая гармоники частоты вращения ротора. Для локализации ослабления снимается контурная характеристика.

Проиллюстрировать это можно приведенным ниже примером. У питательного насоса мощностью 8 МВт с частотой вращения ротора 50 Гц в течение 3 месяцев наблюдался рост вибрации с превышением допустимых значений. Было также обнаружено некоторое снижение вибрации при уменьшении крутящего момента (при ступенчатом разгружении агрегата). Проведение среднего ремонта и балансировки ротора ЭД в собственных подшипниках не привели к снижению вибрации до нормативных уровней.

Рассматривая распределение вибрации агрегата в пространстве (рис. 7 —08 и рис. 7 — 09) можно отметить высокую вибрацию в контрольных точках на статоре ЭД и фундаментных болтах в районе ЭД и нормальную вибрацию на фудаментных болтах в районе насоса. Вибрация группы контрольных точек заднего подшипника ЭД выше, соответствующих по направлению контрольных точек на других подшипниках агрегата. Разделив контрольные точки на группы У01—У02 —УОЗ — У04, МВ1-МВ2-МВЗ-МВ4, М81-М82-М83-М84, РВ1-РВ2-РВЗ-РВ4 можно отметить, что вибрация в точках У01, УВЗ, М83 и РВ 4 (помечены на рис. 7 — 09 горизонтальными стрелками) выше, чем в других из соответствующих групп, что явно указывает на локализацию причины повышенной вибрации в области правой стойки фундамента в районе заднего подшипника ЭД.

На рис. 7—10 приведены спектры вибрации трех контрольных точек (У01, МВЗ, М83) в области правой стойки фундамента в районе заднего подшипника ЭД и двух точек (НР8, НР 9 ) непосредственно на стойке. Спектры вибрации этих точек имеют как общие черты, так и различия. На спектрах вибрации точек У01, МВЗ, М83 наблюдается активность гармоник с номерами до 10, и преобладанием первых трех, спектр точки НР8 — только 1 — юи 2 — ю, а точки НР9 — только 1 — ю гармоники частоты вращения ротора.

По мере удаления контрольных точек от ротора падает как уровень вибрации, так и интенсивность относительно первой высших гармонических составляющих частоты вращения ротора.

В процессе измерений вибрации в каждой из контрольных точек была присуща флуктуация амплитуд частотных составляющих спектра: от кадра к кадру на экране анализатора на "картинках" спектра амплитуды 1 и 2 гармоник оборотной частоты ротора изменялись на 15...30 %.

Горизонтальными стрелками помечена 3 гармоника частоты вращения ротора, присутствующая в основном на опоре подшипника, наклонными стрелками показано изменение характера вибрации на фундаментной стойке в двух близлежащих точках: с расстоянием примерно 1 см между точками ввода (см рис. 7-08).

Приведенные на рис. 7—11 форма и спектр сигнала вибрации одной из точек фундаментной стойки не могут дать решающего перевеса в доводах в пользу нарушений жесткости. На осциллограмме однонаправленными стрелками помечены в какой —т о мере свидетельствующие в пользу ослаблений жесткости некоторая небольшая несимметричность сигнала вибрации, флуктуации фазы гармонических составляющих и флуктуации амплитуды вибрации от оборота к обороту. Однако, эти признаки проявляются весьма слабо: например, аналогичными признаками могут обладать спектры и формы сигналов вибрации при расцентровке.

Наглядно демонстрирует свои возможности метод локализации нарушений жесткости с помощью снятия контурной характеристики. На рис. 7—12 приведена снятая в горизонтально — поперечном направлении по 12 —и точкам вдоль задней подшипниковой опоры ЭД и правой фундаментной стойки контурная характеристика вибрации.

Позднее в стойке фундамента была обнаружена трещина, приводящая к снижению

На графиках амплитуды и фазы вибрации на частоте вращения ротора между
контрольными точками (точками ввода) НР8 и НР 9 , отделенными друг от друга
сантиметрами, заметен скачек: фаза вибрации изменяется на 70 градусов, а амплитуда
уменьшается более, чем в 4 раза жесткости опорной системы.

При некачественной подливке бетона или его разрушении в процессе эксплуатации (например, вследствие попадания масла и др.), короблении фундаментной плиты возникает неплотность прилегания (отставание), легко обнаруживающаяся при снятии контурной характеристики.

Как говорилось выше, при отставании основания подшипника от рамы, в средней части обычно возрастает вертикальная вибрация, если имеется отставание по краям подшипника, то в этом случае соответственно возрастает горизонтальная вибрация, в случае одностороннего неплотного прилегания направление максимальной вибрации будет зависеть от особенностей возбуждения.

Иллюстрацией вышеизложенным двум абзацам служит следующий пример: вибрация насосного агрегата, перекачивающего бензин, с ЭД мощностью 75 кВт, подшипниками качения и зубчатой муфтой превышает норму, проведенный ремонт подшипников и замена рабочего колеса насоса не привели к уменьшению вибрации и изменению ее характера. Из соседних семи агрегатов у двух схожее вибросостояние.

Рассматривая распределение вибрации агрегата по контрольным точкам (см. рис. 7 — 14 и рис. 7—13) можно отметить превышение допустимого значения вибрации на насосе и допустимую вибрацию ЭД. Вибрация переднего подшипника насоса (контрольные точки на рис. 7 —14 помечены горизонтальными стрелками) выше, чем заднего (контрольные точки на рис. 7—14 помечены вертикальными стрелками). Кроме того можно отметить что на каждой из подшипниковых опор насоса горизонтально — поперечный компонент вибрации наибольший, а вертикальный наименьший.

На рис. 7—15 приведены спектры вибрации контрольных точек на крышках переднего и заднего подшипников насоса. Спектры вибрации почти всех точек имеют 4 преобладающих гармоники частоты вращения ротора (помечены наклоненными вниз стрелками). Уровни высших гармоник (5-й и выше) существенно (в 4...8 раз) меньше уровня первой.

В процессе проведения измерений вибрации в горизонтальном направлении были заметны флуктуации гармонических составляющих спектра: от кадра к кадру на экране анализатора на "картинках" спектра значения первых 4-х гармоник изменялись на 15...30 %.

Отношение значения вибрации в горизонтально — поперечном направлении к значению вибрации в вертикальном направлении на частоте вращения ротора на передней и задней подшипниковых опорах насоса (см. спектры точек УОЗ и НОЗ, а также спектры точек У04 и Н04) составляет соответственно 5,22 и 9,1, что говорит о чрезмерной гибкости опоры в горизонтальном направлении.

Возбуждение вибрации вызывается небольшой расцентровкой агрегата, что следует из анализа спектра АОЗ, вторая гармоника которого помечена наклоненной вве рх стр елкой.

Приведенные на рис. 7—16 спектры вибрации переднего подшипника насоса в горизонтально — поперечном и осевом направлении измерены практически в одной пространственной точке: расстояние между точками ввода (измерений) примерно 1 см, однако разница в характере вибрации существенна. Вибрация в поперечном направлении в 2,7 раза выше, чем в осевом, в то время как уровень шумов верхнего спектра в 5... 10 раз выше, чем нижнего (см. точки, помеченные вертикальными стрелками), а уровни высших гармоник частоты вращения ротора в верхнем спектре в 8... 12 раз выше, чем в нижнем (см. точки, помеченные наклонными стрелками). Кроме того, в верхнем спектре преобладают первые четыре гармоники частоты вращения ротора, в нижнем только две (точки, помеченные горизонтальными стрелками).

Нижний спектр характерен скорее для расцентровки узлов агрегата, в то время как верхний — для ослабления жесткости опоры. Совместный анализ виброданных ЭД и насоса показывает, что возбуждение вибрации вызвано нарушением центровки насоса и ЭД.

При снятии контурной характеристики вибрации передней опоры насоса рис. 7—17 обнаружен скачек фазы на 60 градусов и уменьшение вибрации в 4 раза между рамой и плитой фундамента, произошедший между контрольными точками Н35 и Н36.

В процессе проверки прилегания рамы и поверхностей фундаментной плиты было обнаружено отставание по краям рамы в области обеих опор насоса и коробление фундаментной плиты в районе опорной поверхности вследствие систематического попадания смазывающей жидкости и воды.

В ряде случаев при ослаблениях жесткости наблюдается влияние крутящего момента на вибрацию агрегата. Это происходит при зависимости сил возбуждения от крутящего момента, ослаблениях в подвижных муфтах (ослаблении посадки муфт, износе и разрушении рабочих поверхностей, нарушении контакта по зубьям, кулачкам, пружинам), отрыве опорной поверхности под действием реактивного момента статора и др.

Вибрация насосного агрегата с консольным расположением ротора насоса, перекачивающего углеводороды, с ЭД мощностью 30 кВт, подшипниками качения и трехкулачковой муфтой, соединяющей ЭД и насос, превышала норму. После проведения измерений агрегат был остановлен и выведен в ремонт. При ревизии было установлено разрушение резиновой прокладки трехкулачковой муфты.

Вибрация бала велика по всем опорам агрегата и существенно преобладала по вертикали. На рис. 7—18 приведены формы сигналов виброускорения и спектры сигналов виброскорости, измеренных на переднем подшипнике насоса в вертикальном направлении при ступенчатом разгружении агрегата от номинальной нагрузки до половины номинальной нагрузки, а затем до холостого хода. Примерно такой вид спектра был характерен и для ряда других контрольных точек.

На спектрах преобладают четыре гармоники "кулачковой" частоты, соответствующей утроенной частоте вращения ротора, помеченные горизонтальными стрелками.

Спектр и форма сигнала вибрации типичны для ослаблений жесткости: высокая гармоническая активность, высокий уровень шумового компонента, непериодичная форма кривой виброускорения.

По мере уменьшения крутящего момента вибрация, вызванная люфтом в муфте (помечена горизонтальными стрелками), снижалась, причем интенсивней при малых значениях крутящего момента. Характерно, что СКЗ и пиковое значение виброускорения по отношению к виброскорости при разгружении изменились значительно меньше (в пределах 20...30%), как и уровень шумов в спектре.

Интенсивная вибрация указывает на развитый дефект.

Приведенные ниже данные измерения вибрации наблюдались на компрессорном агрегате, сконструированном и смонтированном таким образом, что не допускались перемещения ЭД и мультипликатора друг относительно друга в поперечном и осевом направлении, т.е. была ограничена возможность по центровке ЭД и мультипликатора агрегата.

Ремонтный персонал, при необходимости, имел возможность несколько уменьшить несоосность роторов ЭД и мультипликатора изменяя зазоры в подшипниках в пределах допусков на зазоры, проверяя качество центровки при работе агрегата после прогрева под нагрузкой , совмещая эту операцию с балансировкой на месте под нагрузкой. Обычно агрегат после ремонта имел допустимую несоосность, значения которой близки к границам допусков, и вибрацию несколько снижали балансировкой на месте при номинальной нагрузке.

На рис. 7—19 приведены вектора вибрации на оборотной частоте при балансировке ротора ЭД в собственных подшипниках на холостом ходу ОА01 , ОА11, ОА21, ОВо1, ОВ11, ОВ21 и под нагрузкой Оао, ОА1, ОА2, ОВ0, ОВ1, ОВ2, соответственно до установки корректирующих масс (индекс "О"), после установки корректирующей массы в плоскости коррекции в области задней опоры А (индекс " 1") и после установки корректирующей массы в плоскости коррекции в области передней опоры В (индекс "2"). Нагрузочные вектора вибрации А01А0, А11А1, А21А2 — при всех пусках пропорциональны вибрации на холостом ходу и приводят к увеличению вибрации под нагрузкой, треугольники, полученные при соединении вершин векторов вибрации на XX и под нагрузкой подобны и лишь вращаются относительно начала координат (признак ослаблений жесткости).

— при различных пусках приводит к малому

увеличению вибрации без какой —л ибо системы.

Это говорит о возможном ослаблении жесткости опоры А. Поскольку значения радиальных зазоров заднего подшипника были близки к предельно допустимым, то сначала предположили, что ослабление жесткости связано именно с большим зазором. Однако, поскольку в спектре поперечного компонента вибрации уровни высших гармоник частоты вращения ротора по отношению к первым двум были невелики, предположили нарушение жесткости одного из разъемных соединений.

После останова была произведена ревизия заднего подшипника, обнаружено и устранено ослабление резьбовых соединений крепления крышки вкладыша подшипника, после чего установили корректирующие массы и пустили агрегат. Верхний спектр на рис. 7 — 20 измерен при номинальной нагрузке. Можно отметить значительное снижение вибрации на частоте вращения ротора и 3...16 ее гармониках, а также снижение уровня шумов. Верхний спектр характерен для расцентровки с параллельным смещением осей, нижний — для нарушений жесткости и расцентровки.

Этот пример подтверждает необходимость и обязательность использования для диагностики всех имеющихся данных: анализа спектров в комбинации с анализом формы сигнала, анализом влияния на вибрацию места и направления проводимых измерений, крутящего момента, корректирующих масс, расширения опор при прогреве, начальных зазоров в подшипниках после проведения ремонта и любой другой имеющейся информации.

Приведенные ниже данные измерения вибрации измерены на насосном агрегате, имевшем дефект муфты, в т.ч. нарушение посадки муфты, разрушение шпоночной канавки, отслоение металла и трещины в металле вала.

Сравнение уровней вибрации по подшипникам насосного агрегата явно указывает на локализацию дефекта на насосе, вероятней в области переднего подшипника рис. 7 — 21, где текущие значения вертикального и осевого компонентов вибрации многократно превысили допустимые значения.

, говорящие о возможной связи нарушений жесткости с зубчатой муфтой.

Формы сигналов вибрации также весьма характерны для ослаблений жесткости. Примечательны двойные ударные импульсы, встречающиеся раз за оборот (некоторые из них помечены двойными стрелками), возникающие в результате нарушения посадки.

Нарушение посадки вращающихся с валом насадных деталей может приводить к сложным процессам одновременного существования и взаимодействия различных источников возбуждения, появляющихся при проскальзывании детали на валу и обуславливающих возникновение сложных сигналов вибрации.

Приведенные ниже данные измерения вибрации измерены на насосном агрегате, имевшем нарушение посадки насадного диска на вале на входе рабочего колеса центробежного насоса. На рис. 7 — 23 приведены спектры вибрации заднего и переднего (индексы 1 и 2) подшипниковых щитов ЭД и передней и задней опор насоса (индексы 3 и 4) измеренные в вертикальном направлении. Вибрация подшипников в других направлениях измерении имеет сходный характер. Сравнение уровней вибрации по подшипникам насосного агрегата указывает на локализацию дефекта на насосе, вероятней в области переднего подшипника. Анализ спектров выявляет характерную для нарушений жесткости высокую гармоническую активность, спектры имеют сложный частотный состав, а также наблюдается достаточно высокий уровень шумов (см. участки спектров, помеченные стрелками).

Па рис. 7 — 24 приведены спектры вибрации передней подшипниковой опоры насоса в вертикальном направлении до (спектр от 11.10.93) и после (спектр от 25.11.93) возникновения нарушения посадки насадного кольца на валу насоса.

вклад которой в общую величину

вокруг составляющей на частоте вращения