2.7. Балансировка в двух плоскостях
В приборах для балансировки в двух плоскостях обычно имеются два канала для вибросигналов и переключатель для их выбора. Переключатель используется для выбора плоскости, в которой будут проводиться измерения. И это единственное отличие от процедуры балансировки в одной плоскости.
Процедура балансировки в двух плоскостях:
производится частотный анализ в обеих плоскостях, и по выделенной оборотной гармоники вибрации оценивается необходимость балансировки;
измеряются амплитуды и фаза вибрации в каждой из плоскостей в начальном состоянии из-за перекрестного эффекта, т.к. дебаланс в одной из них влияет на величину вибрации в другой и наоборот эффект;
установка пробной массы в плоскости;
с установленной пробной массой в плоскости, измеряются амплитуда и фаза в обеих плоскостях;
отмечается координата пробной массы в плоскости и масса снимается;
с установленной пробной массой в плоскости измеряются амплитуда и фаза в обеих плоскостях;
отмечается положение пробной массы в плоскости, и масса снимается;
рассчитываются величины корректирующих масс в плоскостях;
устанавливаются корректирующие массы в плоскостях;
измеряется остаточная вибрация и сравнивается с допустимым значением.
2.8. Использование динамических коэффициентов влияния (дкв) при балансировке
В основу методики балансировки жестких роторов положено предположение о линейной зависимости массы дебаланса и амплитуды от оборотной гармоники вибрации. Коэффициент пропорциональности, связывающий величину дебаланса и амплитуду оборотной гармоники вибрации, называется ДКВ.
Дебаланс в одной из плоскостей ротора влияет на вибрацию во всех остальных плоскостях. Поэтому для всех роторов существует матрица ДКВ, связывающая между собой вибрацию во всех плоскостях ротора. Так что, зная величину ДКВ, можно по измеренной амплитуде оборотной гармоники в одной плоскости разработать рекомендации по ее снижению.
Таким образом, зная предварительно величину при изменении амплитуды первой (оборотной) амплитуды вибрации, можно рассчитать величину компенсирующей массы без пробных пусков.
ДКВ является основным динамическим параметром агрегата и для двух одинаковых агрегатов должны быть равны величины ДКВ. К сожалению, малозаметные отклонения в параметрах и свойствах агрегатов существенно влияют на динамические характеристики.
Значения ДКВ могут существенно отличаться для одинаковых агрегатов и даже на одном агрегате величины ДКВ могут меняться, в зависимости от времени и режима работы. Поэтому необходимо собирать банк данных по ДКВ, их хранить и архивировать. Для расчета компенсирующих грузов можно использовать величины ДКВ, определенные при балансировке на балансировочных станках, при балансировке роторов в собственных подшипниках и учитывая возможные отклонения ДКВ для аналогичных машин. Достоверность балансировки с помощью ДКВ определяется по результатам контрольных измерений.
ЦЕНТРОВКА РОТОРНЫХ МАШИН
Центровка роторных машин необходима в связи с тем, что сопрягаемые в муфте валы ротора часто не являются горизонтальным продолжением друг друга. При этом возникают ситуации:
перекос валов в муфте,
параллельное смещение валов,
излом валов (и перекос и параллельное смещение).
Такое положение валов вызывает появление динамических сил, приводящих к вибрации. Поэтому вибродиагностическим признаком расцентровки является появление высших гармоник в осевой вибрации агрегата. Одним из радикальных средств снижения вибрации является качественная центровка насоса и электродвигателя, приводящая к тому, что под нагрузкой вибрация электродвигателя снижается на 20 - 30% по сравнению с вибрацией в неагрегированном состоянии.
3.1. Основные причины нарушения центровки в процессе эксплуатации
Под центровкой агрегата понимается производство ряда операций, обеспечивающих в рабочем положении агрегата правильное геометрическое расположение деталей и совпадение осей роторов с осями подшипников и корпусов.
При монтаже агрегата последовательно производится центровка:
1-ая - по уровню и струне,
2-ая - по расточкам под уплотнения,
3-ая - по полумуфтам.
Центровка по уровню и струне обеспечивает нормальное расположение деталей роторов и корпусов подшипников в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Центровка по расточкам позволяет обеспечить совпадение осей вращения ротора и расточки корпуса, что обеспечивает минимальные и равномерно распределенные радиальные зазоры в уплотнениях и проточной части. Завершающим этапом центровки является центровка по полумуфтам. Выполнение этой операции обеспечивает такое взаимное расположение роторов, когда ось одного является продолжением оси другого, а ось всего агрегата представляет собой одну непрерывную упругую линию. Этот заключительный этап центровки позволяет проконтролировать все предыдущие этапы.
Проверка центровки по полумуфтам является обязательной при капитальном ремонте, поскольку в процессе длительной эксплуатации, как правило, происходит смещение корпусов подшипников относительно мест их установки. Центровку по полумуфтам проверяют по положению полумуфт относительно друг друга. Правильному положению роторов соответствует концентрическое положение полумуфт и параллельность их корпусов. Поэтому в основу центровки положено измерение относительного положения полумуфт при одновременном повороте роторов.
Таким образом, практическая центровка заключается в том, чтобы при изменении относительного положения роторов обеспечить параллельность торцов и концентричность полумуфт при повороте роторов на один и тот же угол. При этом величина допуска на непараллельность должна контролироваться совместно с допуском на несоосность. Поэтому добиваются допустимых значений величины не параллельности, а потом добиваются требуемых величин несоосности, если при этом изменяются величины первого допуска, то работа повторяется.
Технология центровки агрегата заключается в подборе необходимой величины прокладки под опорами лапы и перемещении машины на раме в горизонтальном и вертикальном направлениях. Подъем машины для установки прокладки частично осуществляется с помощью домкратных болтов. Прокладки должны быть очищены, промыты. Под каждую опорную лапу допускается установка не более трех прокладок.
К числу основных факторов вызывающих изменение центровки в процессе эксплуатации относятся:
смещение роторов турбины и нагнетателя газоперекачивающего агрегата (ГПА) во вкладышах подшипников вследствие смещения шеек роторов на масляном клине, образующемся во вкладышах при вращении;
температурные деформации корпусов и трубопроводов, а также подшипников, вызывающие изменение относительного положения осей расточек корпусов и подшипников;
состояние фундамента, связанное с сезонным изменением грунтов и уровнем грунтовых вод.
Поскольку центровка агрегата ведется не в рабочем состоянии, то при ее производстве должны учитываться все изменения взаимного положения деталей, которые происходят при переходе рабочего в нерабочее состояние, т.е. агрегат в нерабочем состоянии должен быть специально расцентрован с тем, чтобы последующие изменения обеспечили последующую центровку. То есть, например, при центровке валов силовой турбины и нагнетателя необходимо учитывать тепловое расширение, которое указывается в технических условиях.
3.2. Принцип и процедура центровки
Для центровки роторов по полумуфтам применяются приспособления, состоящие из жестких хомутов и кронштейнов, на которых укрепляют индикаторы часового принципа, позволяющие измерить расстояние между поверхностями с точностью до 0,01 мм.
Центрируемые роторы устанавливают в начальное положение и от этой отметки на обеих полумуфтах наносятся отметки через 90°. Процедура центровки заключается в том, что при одновременном повороте обоих роторов на 90°, 180° и 270° изменяются один радиальный зазор и четыре зазора по окружности: а - осевой зазор; b - радиальный.
Процесс вычисления толщины прокладок, устанавливаемых под лапы центрируемых машин на основании измерения осевых и радиальных зазоров, заключается в следующем:
определение приведенных значений осевых зазоров
;(12)
определение средних значений осевых смещений, т.е. усредняются все радиальные зазоры
;(13)
определение приведенных значений радиальных зазоров
;(14)
перемещение ближнего к муфте подшипника, в вертикальном положении:
|
(15) |
|||
где |
|
- |
расстояние между подшипником и муфтой, |
|
|
|
|
диаметр муфты. |
|
,
При получении отрицательной величины В прокладку под опорой надо уменьшить, в противном случае - увеличить.
- перемещение ближнего к муфте горизонтального подшипника
|
(16) |
,В газоперекачивающих агрегатах опорные подшипники имеют вкладыши с опорными колодками, и центровка ротора осуществляется путем изменения толщины прокладок под колодками.
При этом необходимо
учесть величину угла
,
под которым колодки расположены к
плоскости разъема. Так, при необходимости
смещения вкладыша на величину
в вертикальном направлении толщина
прокладки под нижней опорной колодкой
должна быть увеличена на В, а под
верхней колодкой должна быть на столько
же уменьшена.
При смещении вкладыша в горизонтальном направлении вправо под верхней и нижней колодками толщина прокладок не меняется; под правой колодкой прокладка должна быть уменьшена, а под левой - увеличена на какую то величину.
При одновременном изменении положения ротора в вертикальной и горизонтальной плоскостях суммарное изменение толщины прокладок под колодками подсчитывается как алгебраическая сумма данных, полученных расчетом.
3.3. Центровка роторных машин с помощью лазера
Использование механических индикаторов для центровки роторов имеет недостатки:
возможность деформации хомутов во время измерения;
большое время центровки, связанное с установкой хомутов и креплений;
при присоединении валов роторов используются зубчатые муфты. Они позволяют компенсировать смещение роторов, не превышающее величину люфта муфты, то есть центровка производится относительно люфта в муфте. Это приводит к изменению условий центровки и, самое главное, при этом не устраняются силы, возникающие в центрируемых валах, а проявляются в самой муфте, следовательно, и в подшипниках.
Таким образом, с помощью механических индикаторов устанавливают не истинно горизонтальное положение валов, а положение валов относительно люфта в муфте. Недостатки, существующие в технологии центровки, приводят к усиленному износу подшипников, износу уплотнений и росту утечек из них, росту нагрузок, усилению вибрации.
Технический прогресс позволил на основе лазера и микропроцессора, разработать приборы, которые позволяют устранить недостатки центровки, возникающие при центровке с помощью механических индикаторов.
Два элемента - источник и преобразователь - устанавливают напротив друг друга, каждый на своей опоре, на соответствующей полумуфте и измеряют смещение и перекос валов. Измерение проводится три раза, положение валов 9, 3 и 12 часов. Когда валы повернулись на 180°, лазерные лучи источника и преобразователя опишут две полуокружности. Центры этих полуокружностей совпадают с центрами валов.
Преобразователь измеряет расстояние между центрами, а микропроцессор углы между лучами и разность измеренных расстояний.
Результат измерений представляется на дисплее, в виде параллельного смещения и перекоса осей валов. На дисплее фиксируется также наличие мягкой лапы (которая не опирается на фундамент), а также результаты измерений, необходимых или получаемых с помощью механических индикаторов. Для достижения требуемой точности в начале центровки с помощью установочных винтов добиваются того, чтобы лазерный луч источника попал в круг мишени преобразователя.