2. Вибрация с необоротными частотами

1. Вибрация двойной оборотной частоты Вибрация двойной оборотной частоты не зависит от тока возбуждения ротора синхронной машины и от факта включения в сеть асинхронного двигателя

Приведем причины существенного роста вибрации на резонансных скоростях второго рода (когда резонансная скорость совпадает со второй кратностью скорости вращения) и появляющиеся в большом уровне второй гармоники частоты враще­ния, и их дополнительные признаки.

Двоякая жесткость ротора. Допол­нительный признак - конструктивная осе­вая асимметрия ротора, характерная пре­имущественно для роторов двухполюс­ных синхронных электрических машин. Дефектом не является. Маскирует другие причины вибрации.

Эллипсность шеек. Наблюдается на осесимметричных роторах при отсутствии коленчатости муфт. Определяется непо­средственными измерениями формы шеек микрометром или индикатором.

Коленчатость муфт. Вибрация двойной оборотной частоты является до­полнительным и необязательным призна­ком этого дефекта, для которого главный признак - характерное соотношение зна­чений оборотной вибрации на смежных с муфтой подшипниках, могут присутство­вать гармонические составляющие вибра­ции более высоких частот. Наблюдается при расположении упомянутых подшип­ников в одном корпусе на относительно близком расстоянии. Аналогично влияет на вибрацию дисбаланс, создающий про­тивофазную вибрацию смежных с муфтой опор, что усложняет дифференциальную диагностику.

Трещина в роторе. Сопровождается характерными изменениями во времени (трендом) оборотной вибрации и нередко появлением второй или третьей гармони­ки в спектре вибрации.

Резонанс опоры на двойной оборот­ной частоте. АФЧХ вибрации на двой­ной частоте вблизи рабочей скорости вращения имеет характерный для резо­нанса вид.

Вибрация с полюсной частотой зависит от тока возбуждения ротора синхронной электрической машины и от факта включения в сеть асинхронного двигателя

Причины вибрации: электромагнит­ные силы, недостаточная динамическая жесткость статора и (или) существенная радиальная расцентровка ротора в маг­нитном зазоре (преимущественно для многополюсных машин), резонансные явления на полюсной частоте.

Признаки: возникает при подаче тока возбуждения на ротор синхронного гене­ратора, исчезает в момент отключения асинхронной машины либо при снятии тока возбуждения синхронной машины.

2. Низкочастотная вибрация Вибрация с половинной частотой

Причины и особенности низкочас­тотной вибрации (т.е. вибрации на часто­тах, меньших частоты вращения) описаны в других главах, поэтому кратко опишем некоторые из них.

• Вибрация с частотой, близкой к по­ловинной, возникает при нагрузке паро­вой турбины, близкой к номинальной. Начинается в виде вспышек с минималь­ной амплитудой, затем внезапно достига­ет максимума. При снижении паровой нагрузки до определенного уровня может исчезнуть. Преобладает на одном из рото­ров.

Причиной является неустойчивость в потоке смазки или рабочей среды, кото­рой способствуют несовершенство формы расточки вкладышей подшипников и не­совершенство уплотнений.

Дополнительный признак преобла­дания влияния на возникновение вибра­ции несовершенства формы расточки (не­обязательный): порог возникновения виб­рации зависит от температуры смазочного масла.

• Вибрация с половинной частотой стабильна, от нагрузочного режима не зависит.

Причиной являются грубые наруше­ния формы расточки вкладыша подшип­ника скольжения (износ); субгармониче­ские колебания, связанные с определен­ной неуравновешенностью (необязательно большой) и нелинейностью опоры, на­пример, вследствие нарушений крепления фундаментной плиты.

• Вибрация с половинной частотой сопровождается существенными высоко­частотными гармониками, имеющими частоты (2к - 1 )/₀/2, где к = 2, 3,....

Причиной являются ослабления (раз­болтанность) опорных элементов.

Вибрация с частотой fj3

Вибрация с частотой fJ3 наблюдает­ся относительно редко. Имеет природу субгармонических и параметрических колебаний. Возникает вследствие трения при задеваниях ротора о статор, а также под действием дисбаланса при сущест­венной нелинейности опорной системы.

Дополнительный признак для заде­ваний: богатый спектр высокочастотных вибраций.

Несинхронная вибрация с частотой, близкой к первой критической

Эта вибрация имеет ту же природу и вызывается теми же причинами, что и вибрация с половинной частотой, связан­ная с потерей устойчивости вращения (см. гл. 6). Преимущественно возникает на гибких роторах, с первой собственной частотой колебаний, существенно боль­шей половины частоты вращения.

"Сепараторная" частота вибрации, близкая к 0,4/„/3 на опорах с подшипниками качения

Причиной ее возникновения является повреждение сепаратора (см. гл. 7).

3. Высокочастотная вибрация

Высокочастотные вибрации, связан­ные с особенностями насосов, подшипни­ков качения, зубчатых редукторов, особо рассматриваются ниже (см. гл. 7, 9, 10).

Высокочастотные составляющие вибрации обычно сопровождают оборот­ную, двойную оборотную и низкочастот­ную вибрации при некоторых дефектах: коленчатости, ослаблении (разболтанно­сти) опор, выкрашивании баббита, тре­щине в роторе, задеваниях и являются дополнительными признаками этих де­фектов.

Высокочастотные вибрации могут свидетельствовать о некоторых дефектах сборки роторов, например, интенсивная вибрация третьей кратности от оборотной может быть связана с недостаточными зазорами между рабочими колесами крупного быстроходного водяного насоса.

При чрезмерных возмущающих си­лах разной природы (дисбалансах и дру­гих) возникают ударные (и почти удар­ные) нагрузки на вкладыш подшипника, вызывающие сложногармоническую виб­рацию с богатым спектром высоких час­тот, кратных частоте возмущения.

Для ослабления (разболтанности) опор характерны существенные гармони­ки, имеющие частоты (2к - \)fJ2, где к= 1, 2, 3, ... . При этом гармоника с частотой fJ2 может быть малозаметной, а другие

гармоники очень отличаются по величи­нам интенсивности, обычно преобладают одна-две гармоники. Одновременно в спектре присутствуют гармоники, крат­ные частоте вращения. Вибрационный сигнал обычно содержит и другие состав­ляющие спектра, большую стохастиче­скую (случайную) составляющую, не имеет определенного периода. Важный признак этого дефекта обнаруживается при рассмотрении кепстра: на нем обыч­но выделяется полоса с периодом 2lf₀.

18 - 701

Может иметь место высокочастотная вибрация, происходящая от внутренних динамических деформаций ротора (на­пример, вибрация лопаток, крутильные колебания валов). Влияние этих деформа­ций на поперечную вибрацию опор изу­чено мало, оно, как правило, не приводит к превышению критериев исправности машины, однако имеет несомненную ди­агностическую ценность.