Глава 5.Вибравдонная диагностика расцентровки валов роторных машин. Центровка роторов.

5.1.Введение.

При соединении валов роторов с помощью полумуфт в результате перекоса или смещения валов возникают динамические силы, имеющие детерминированный характер в широком частотном диапазоне. Эти силы взаимодействуя с различными элементами машины приводят к росту напряжений и сокращению межремонтного пробега, увеличению вероятности аварийной остановки. Причем, элементы машины, для которых это взаимодействие оказывается наиболее опасным, определяются индивидуальными особенностями машины и не могу быть установлены заранее. Поэтому для снижения стоимости эксплуатации и повышения надежности работы машины необходимо значительно снизить динамические силы, возникающие в сопрягаемых валах.

С этой целью проводится центровка валов по полумуфтам. В настоящее время для центровки валов роторных машин по полумуфтам используется индикатор часового типа (ИЧ-10) с помощью которого определяются осевые и радиальные зазоры между полумуфтами. Этот прибор не позволяет обеспечить высокое качество центровки, особенно при сопряжении длинных роторов. Недостатки использования часовых индикаторов заключаются в следующем:

• большое время центровки;

• пренебрежение влиянием зазоров в полумуфтах;

• центруются валы только в полумуфтах (положение противоположных подшипников не оценивается).

В результате иногда и после центровки возникает вибрация промежуточной опоры и увеличиваются нагрузки на подшипниковые узлы. Так, в ДП "Самаратрансгаз" количество аварийных остановок ГПА за 1993-95 гг. составило 39.9% всего парка, а с 1989 по 1992 гг. количество аварийно остановленных двигателей ДР-59 составило 44%, из них 33.3% по причине разрушения подшипников качения. Разрушение подшипников качения и скольжения является самой распространенной причиной аварийной остановки ГПА.

Однако, если даже опорный подшипник не разрушен в межремонтный период, то рост динамических нагрузок приводит к усиленному износу баббитовой заливки. Хотя при этом агрегат оказывается работоспособным, но износ заливки вызывает следующие отрицательные последствия:

• увеличиваются масленые зазоры вкладышей, что увеличивает вероятность неустойчивой работы ротора на масляной пленке, приводящей к росту низкочастотной вибрации, резко снижающей надежность работы агрегата;

• увеличивается износ уплотнений, изменяются зазоры в проточной части, что ведет к снижению к.п.д. агрегата;

• изменяется центровка роторов ТНД и нагнетателя, что приводит к увеличению динамических сил и вибрации, усиливающей износ;

• увеличивается расход масла через уплотнительный подшипник нагнетателя.

При этом степень износа подшипника связана не только с качеством центровки, но и с условиями и качеством ремонта, изготовления и установки, определяющими изменение натягов вкладышей относительно допускаемых, неравномерное прилегание вкладышей к корпусу, перекос шейки ротора и вкладыша, наличие рисок на шейке ротора, эллипсность и конусность шейки, пережог баббита при его наплавке. Для оценки качества центровки и ремонта и увеличения периода межремонтного пробега необходим вибрационный контроль технического состояния подшипника до и после ремонта.

В настоящее время не имеется экспериментальных данных о причинах повреждения подшипников в процессе эксплуатации. Этими причинами могут быть изменения режима работы, дефекты монтажа, сборки подшипников. Заметное место среди причин повреждения подшипников занимает повышенная вибрация, вызванная расцентровкой.

Но выявить реальные расцентровки на работающей машине и связать их с работоспособностью подшипников сложно. Это связано с тем, что действительные условия работы подшипников существенно отличается от расчетных, что приводит в процессе эксплуатации к выкрашиванию и растрескиванию баббитовой заливки, неравномерному износу подшипников скольжения, разрушение отдельных элементов подшипников качения.

Помимо вибрационных нагрузок, при несоосности валов происходит изменение динамических характеристик системы вал - упруговязкая маслянная пленка - упругая опора в результате изменения параметров смазочного слоя. Это приводит к изменению собственных частот колебаний этой системы и к изменению нагрузок на подшипниковые узлы.

Причины расцентровок разнообразны и определяются рядом субъективных и объективных факторов, таких как:

• качество центровки роторов по полумуфтам, как при монтаже, так и после капитальных ремонтов;

• состояние фундамента, включая грунты и сезонное изменение уровня грунтовых вод;

• температурное расширение элементов ГПА, в том числе и присоединенных трубопроводов;

• конструкционные особенности машины.

Особое внимание следует уделять анализу температурного расширения агрегата. Так, по техническим условиям величина теплового расширения ГПА-25 достигает 3.0 мм. При этом обычно используется допустимая величина от ± 0.02 до ± 0.04 мм, может попасть и часто попадает в доверительный интервал изменения величины теплового расширения.

Только учет влияния всех факторов приводит к тому, что многопролетный ротор, вращающийся в опорных подшипниках, в рабочем режиме не меняет линии упругого прогиба, установленной в процессе монтажа. При этом оси внутренних расточек статоров и роторов совпадают с осями опорных подшипников с учетом всплытия последних на масляном слое при рабочих частотах вращения.