5.1.3. Нестационарная вибрация Вибрация изменилась внезапно и необратимо

Внезапным изменением вибрации ("скачком" вибрации) является мгновен­ное (за доли секунды) необратимое изме­нение ее вектора. По существующей практике внезапным изменением счита­ется изменение вибрации за время не бо­лее 5 с, если вибрация не возвращается к прежним значениям в течение 10 с. Име­ется в виду существенное (на величину не менее 1 мм/с) изменение вибрации одно­временно, по крайней мере, в двух точках контроля.

В принципе могут иметь место виб­рационные явления, при которых процесс изменения вибрации развивается плавно, но настолько быстро, что по стандартным признакам они воспринимаются как вне­запное изменение вибрации.

Здесь рассматривается "скачок" виб­рации оборотной частоты. Общий уровень вибрации может измениться внезапно и при появлении низкочастотной вибрации (НЧВ). При этом для исключения НЧВ чаще всего требуется изменение режима нагрузки машины.

"Скачок" вибрации характеризует одно из следующих событий:

• обрыв детали ротора (поломка тур­бинной лопатки);

• проскальзывание корпуса подшип­ника или другого элемента опорной сис­темы после заедания по продольной шпонке либо по опорной поверхности (освобождение корпуса);

• проскальзывание по ротору детали, посаженной с натягом внутри пролета;

• проскальзывание по ротору насад­ной полумуфты.

• Если первая причина связана с воз­никновением опасной неисправности, то другие непосредственной опасности не представляют. В связи с этим необходимо знать дополнительные признаки приве­денных событий, чтобы не пропустить опасный дефект и не вызвать ложную тревогу.

Дополнительные признаки обрыва детали ротора:

• локализация дисбаланса в том мес­те, где возможен такой дефект, наличие прецедентов с аналогичными поломками;

• масштаб изменения вибрации: при поломке достаточно массивной детали изменения вибрации весьма велики и ча­ще всего приводят к срабатыванию виб­рационной защиты;

• при поломке детали на роторе воз­можно повреждение других элементов машины, которое диагностируется специ­альными методами. Например, при по­ломке лопатки последней ступени турби­ны чаще всего повреждаются трубки кон­денсатора, вследствие чего заметно (в несколько раз) возрастает жесткость кон­денсата;

• существенно меняется вибрация на первой критической скорости вращения, что обнаруживается при выбеге ротора в процессе останова агрегата для выяснения характера неисправности;

• обычно вибрация изменяется в сто­рону увеличения амплитуды.

Дополнительные признаки проскаль­зывания корпуса подшипника или другого элемента опорной системы после заедания (освобождение корпуса):

• на первой критической скорости вращения вибрация не меняется;

• одновременно с изменением вибра­ции меняется осевое положение корпуса подшипника и (или) закрывается зазор между корпусом подшипника и фунда­ментной рамой. Это может быть непо­средственно зарегистрировано специаль­ной аппаратурой.

Проскальзывания по ротору детали, посаженной с натягом внутри пролета, происходят в следующих случаях (допол­нительные признаки):

• на роторах, имеющих массивные насадные детали (диски турбин, консоль­ные бандажи турбогенераторов);

• при прогреве и таком изменении режима, когда сильно повышается темпе­ратура в среде, где расположены насад­ные детали, либо при резком повышении частоты вращения, например, при специ­альных испытаниях машины;

• когда возникшие изменения вибра­ции соответствуют прогибу ротора в мес­те расположения насадной детали и не­сколько отличаются от влияния локально­го дисбаланса, вызываемого обрывом де­тали ротора, однако уловить это отличие трудно;

• на новых роторах и при первых пусках после насадки на ротор массивных деталей, имеющих остаточные осевые технологические напряжения в месте по­садки;

• существенно меняется вибрация на их критических скоростях вращения;

• масштаб изменений вибрации обычно меньше, чем при обрыве деталей ротора.

Проскальзывание по ротору насад­ной полумуфты по вибрационным при­знакам соответствует излому оси. Следует учесть, что проскальзывание невозможно для полумуфт, изготовленных заодно с валом.

Проскальзывание насадных деталей внутри пролета очень трудно отличить от поломки роторной детали, при автомати­ческом диагнозе во всех случаях, когда оба события не исключены, они должны быть указаны вместе.

Обратим внимание на то, что при не­которых дефектах, сопровождающихся быстрым лавинообразным нарастанием вибрации, автоматические средства кон­троля вибрации могут выдать сигнал о внезапном изменении вибрации, хотя при этом достаточное изменение вибрации может происходить плавно в течение 2 ... 5 с. Такое событие может произойти, на­пример, при радиальных задеваниях по уплотнениям на рабочей скорости враще­ния, схожесть такого события с внезап­ным изменением вибрации дополняется тем, что задевания возникают не сразу при достижении номинальной скорости вращения, а лишь через некоторое время - в процессе возникновения определенной режимной расцентровки по уплотнениям. Рост вибрации при задеваниях вначале происходит медленно и лишь спустя оп­ределенное время перерастает в лавино­образный процесс. При этом на выбеге ротора вибрация обычно быстро возвра­щается к прежним значениям, а при по­вторном достижении рабочей скорости вращения возникает не сразу. Эти призна­ки могут быть обнаружены посредством диагностического тестирования, если не исключена возможность описанного со­бытия. Возможность возникновения этих событий должна учитываться при исполь­зовании в качестве диагностического при­знака внезапности изменения вибрации.

Обратим внимание на возможность последовательного (в течение 1... 5 с) раз­рыва нескольких стяжных болтов на же­сткой муфте.

На переходных режимах наблюдается повышенная изменчивость вибрации

В процессе прогрева и при резком изменении температурного режима ма­шин, имеющих перемещающиеся корпуса подшипников (паровые и газовые турби­ны, мощные турбокомпрессоры), вибра­ция неизбежно меняется вследствие зако­номерного изменения осевых усилий тре­ния по опорным поверхностям. При этом интенсивность вибрации меняется с пере­менным периодом примерно от несколь­ких минут до получаса вблизи некоторого среднего значения. Это не является неис­правностью. Параметры такого процесса должны быть определены статистически­ми методами (например, в виде автокор­реляционной функции) в зависимости от параметров нагружения и характерных температур машины. Если параметры из­менчивости при некотором переходном процессе существенно превышают пара­метры, определенные ранее для аналогич­ного режима, то это свидетельствует о дефектах (износе, деформации, наруше­нии чистоты) поверхностей скольжения и направляющих шпоночных соединений.

Следует отличать описанную измен­чивость от монотонного изменения виб­рации при прогреве. Она имеет другие причины: режимные расцентровки, пер­воначальное искривление ротора при на­чале разворота, тепловой дисбаланс рото­ра и др.

В некоторых случаях корпус под­шипника застревает, его перемещения полностью прекращаются. В этом случае вибрация может монотонно увеличивать­ся до весьма больших значений.