Русов В.А. "Спектральная вибродиагностика" 1996 г.

Глава 4.1 Глава 4.2 Глава 4.3 Глава 4.4 Глава 4.5 Глава 4.6 Глава 4.7 Глава 4.8 Глава 4.9

4.1. Небаланс масс ротора

Небаланс вращающихся масс ротора является одним из наиболее распространенных дефектов оборудования, обычно приводящим к резкому увеличению вибраций. В литературе и в практике, наряду с термином "небаланс", применяются и другие наименования этого дефекта, такие, как дисбаланс, дебаланс, разбаланс и т. д. ГОСТом предлагается преимущественное использование термина "дисбаланс". В данном разделе будет использовано простое и понятное слово "небаланс", понятное всем, даже и неспециалистам.

Проблемы корректной диагностики наличия небалансов в работающем оборудовании и оперативное проведение балансировочных работ роторов в собственных подшипниках - важная задача в работе каждой вибродиагностической службы. Достаточно часто вибродиагносты в штатном расписании даже называются "балансировщиками".

Ниже мы рассмотрим самые общие вопросы диагностирования небалансов в наиболее часто встречающихся практических проявлениях. Знание этих "стандартных" проявлений небаланса позволит практическим специалистам, с течением времени, наработать и свои правила распознавания небалансов, характерные для "своего" оборудования.

4.1.1. Общие вопросы

Причины возникновения небаланса в оборудовании могут иметь различную природу, являться следствием многих особенностей конструкции и эксплуатации. В целом, после проведения некоторой систематизации и обобщения, все многообразие причин появления небалансов можно, конечно условно, свести в несколько основных групп.

Дефект изготовления вращающегося ротора или его элементов на заводе, на ремонтном предприятии, недостаточный выходной контроль предприятия - изготовителя оборудования, удары при перевозке, плохие условия хранения
Неправильная сборка оборудования при первичном монтаже или после выполненного ремонта
Наличие на вращающемся роторе изношенных, сломанных, дефектных, недостающих, недостаточно прочно закрепленных и т. д. деталей и узлов
Результат воздействия параметров технологических процессов и особенностей эксплуатации данного оборудования, приводящих к неравномерному нагреву и искривлению роторов

По своему типу, специфике проявления в общей картине вибрации, по особенностям проведения диагностики, небалансы можно условно подразделить на:

Статический небаланс
Динамический небаланс

Особенности проявления этих основных небалансов в вибросигналах и полученных на их основе спектрах, особенности проведения их диагностики будут рассмотрены в данной главе ниже, в отдельных подразделах.

Основными, чаще всего встречающимися и знакомыми всем, признаками наличия небалансов вращающихся масс роторов в оборудовании различных типов можно считать следующие:

Временной сигнал вибрации является достаточно простым, с достаточно малым количеством гармоник и шумов в области механических дефектов. В этом вибросигнале преобладает вибрация с периодом, соответствующим оборотной частоте вращения вала - оборотная частота ротора. Исключение составляют сигналы, в которых присутствуют, а иногда и преобладают, характерные частоты другой природы, например, электромагнитной или гидродинамической
Амплитуда всех гармоник "механической природы" в спектре значительно меньше, не менее чем в 2 - 5 раз, амплитуды гармоники оборотной частоты ротора. Если производить сравнение по мощности, то не менее 60 % мощности вибросигнала сосредоточено в одной гармонике
Все вышеперечисленные особенности вибросигнала при небалансе и его спектра имеют место при регистрации вибрации во всех радиальных направлениях измерения вибрации - как в вертикальном, так и в поперечном направлениях
Очень часто полностью справедливо простое и понятное диагностическое правило о том, что "небаланс ходит по кругу". Отношение амплитуды первой гармоники в вертикальном направлении к аналогичной гармонике в вибросигнале поперечного направления находится в диапазоне примерно 0,7 - 1,2 и редко выходит за его границы. Исключение составляют подшипниковые опоры с сильно выраженной анизотропией.
Обычно первая гармоника в вертикальном направлении равна, а чаще чуть меньше первой гармоники вибрации в поперечном направлении. Исключение составляют машины со специфическими конструктивными особенностями, такие, например, как турбогенераторы, у которых всегда вертикальная составляющая вибрации больше из - за неравномерной жесткости ротора, возникающей из - за особенности расположения продольных пазов в массивном неявнополюсном роторе. Отклонения от этого правила возникают так же при увеличенных боковых зазорах в подшипнике, при очень больших различиях в величине податливости подшипниковых стоек в вертикальном и поперечном направлениях
Уровень вибрации при небалансе в осевом направлении, чаще всего, меньше, чем уровень вибрации в радиальном направлении. Это правило не соблюдается при большой податливости опор в осевом направлении и ( или ) при наличии изгиба вала. При небалансе в вибрации осевого направления первая гармоника может быть и не преобладающей в ней могут присутствовать значительные гармоники других частот, например второй, третьей
Обычно картина небаланса проявляется одновременно на двух подшипниках контролируемого на небаланс механизма. Только на одном из подшипников небаланс диагностируется достаточно редко, только в тех случаях, когда он полностью сосредоточен непосредственно в районе подшипника
Если имеется возможность изменения частоты вращения ротора, то обычно хорошо видно, что, чаще всего, с ростом частоты вращения вибрация от небаланса интенсивно возрастает
При отсутствии других дефектов состояния, при неизменной частоте вращения ротора, в классическом проявлении небаланса, вибрация от него практически не зависит от режима работы агрегата, не связана с его нагрузкой

Особенности проявления небаланса в оборудовании и степень его влияния на состояние агрегатов на первый взгляд очень просты. Однако практика многократно подтверждает сложность и многогранность проявления небалансов в оборудовании. Она чем-то напоминает известную поговорку практических врачей - хирургов "Какая из всех операций самая простая - аппендицит. Какая операция самая сложная - тоже аппендицит". Все это можно в равной степени сказать и про небаланс.

Вибрация от небаланса, во многих случаях, является тем самым возбуждающим фактором, который приводит к "проявлению" в состоянии оборудования и в спектре зарегистрированной вибрации признаков различных дефектов. Исчезновение или появление вибрации от небаланса приводит к появлению или исчезновению вибраций, вызываемых рядом других причин.

Поясним на примере. На благополучном фоне хорошо работающего агрегата вдруг резко повышается вибрация. Эксплуатационные службы приглашают специалистов по вибрации. Диагностика по спектрам вибросигналов говорит о целом "букете" дефектов в агрегате. Далее возможны два варианта развития событий.

Делается категорическое заключение по состоянию подшипников, центровки и т. д. В диагнозе о небалансе ротора говориться вскользь, как о дефекте, проявляющемся, но в малой степени. Основное мнение весьма категорично - в агрегате имеется несколько серьезных и развитых дефектов. Агрегат необходимо останавливать и проводить ремонтные работы
При наличии большого практического опыта диагностом делается более глубокий анализ состояния агрегата. Например, первая оборотная гармоника в спектре вибросигнала есть следствие наличия небаланса, а маслянная гармоника обозначает наличие вибрации маслянного клина подшипника скольжения. В совокупности вибрация подшипника скольжения определяется двумя параметрами - увеличенным зазором в подшипнике и небольшим небалансом, возбуждающим эти вибрации. Следовательно эти вибрации агрегата, как от небаланса, так и маслянные, вызываются одной причиной - небалансом масс ротора

Диагностом принимается решение о проведении балансировки в собственных подшипниках. В результате устранения этого небольшого небаланса исчезает сила, возбуждающая колебания маслянного клина и вибрация обычно резко падает до нормального значения. Дефекты подшипников как были, так и остались, но они в вибрации не проявляются, нет возбуждающей силы.

Глубинное знание опытным диагностом физических процессов в оборудовании, пусть даже в некоторых случаях интуитивное, дает свои плоды, из которых можно выделить следующие:

эксплуатационники имеют в своем распоряжении внешне благополучный агрегат, работающий в допустимом диапазоне уровня вибраций;
рождается очередная легенда о незаменимом специалисте, умеющем "успокаивать" агрегаты непонятным образом ( естественно, если этот специалист достаточно "скромен" и не горит желанием делиться своим опытом диагностики истинных причин снижения вибрации );
менее опытный диагност, сделавший все правильно, давший полностью верное заключение, внешне "попадает впросак" - состояние агрегата улучшилось без устранения выявленных им дефектов ( на самом деле большая часть выявленных им дефектов не исчезла и не была устранена, они просто перестали влиять на работу агрегата, точнее говоря перестали диагностироваться по спектрам вибросигналов )

Данный пример, в общем достаточно показательный и стандартный, приведен для демонстрации малой части проблем различного плана, возникающих при диагностике и устранении небалансов в оборудовании различного типа.

Необходимо всегда хорошо понимать, что практическая задача диагностирования оборудования, состоит не в публичной демонстрации собственной эрудиции, а в проведении практических работ и выдаче рекомендаций по приведению оборудования в рабочее состояние. Иными словами говоря при проведении любой диагностики оборудования по вибропараметрам нужно всегда очень четко понимать "социальный заказ" эксплуатационных служб, основная задача которых - эксплуатация оборудования при заданных значениях контролируемых вибропараметрах состояния.

Необходимо сделать и замечание общего плана по итоговой эффективности проведенных вибродиагностом на агрегате балансировочных операций. Обычно "идеально отбалансировать" агрегат удается достаточно редко и это определяется квалификацией балансировщика и, образно говоря, удачей. Процесс балансировки оборудования можно считать практически законченным в том случае, когда мощность первой гармоники оборотной частоты ротора будет составлять менее половины от мощности всего вибросигнала.

4.1.2. Статический небаланс

Это самый простой, наиболее распространенный и достаточно легко диагностируемый тип небаланса. При значительном статическом небалансе его можно даже определить в выключенном состоянии оборудования без применения приборов контроля вибрации. Неподвижный ротор с сильным статическим небалансом даже стремиться установиться в таком положении, когда наиболее тяжелая точка будет находиться внизу. Для уменьшения влияния трения в подшипниках ротор можно привести рукой в медленное вращение, тогда он сможет более точнее установиться тяжелой точкой вниз.

Однако обычно такой процедуры поиска статического небаланса и дальнейшей компенсации тяжелой точки грузами оказывается недостаточно для балансировки ротора. В неподвижном состоянии статический момент от небаланса чаще всего значительно меньше моментов трения в подшипниках и уплотнениях ротора.

Стандартная практическая ситуация - ротор в отключенном состоянии может останавливаться в любом положении, внешне небаланса нет, а вибрация повышена. Процедуру более точной и окончательной диагностики наличия небаланса и последующей балансировки необходимо всегда производить на рабочей скорости вращения ротора, используя для контроля наличия небаланса виброизмерительные приборы.

Приведенная на рис. 4.1.1. спектральная картина распределения вибрации по гармоникам, соответствующая небалансу, внешне проста и понятна. На спектре явно доминирует пик гармоники оборотной частоты ротора. На спектре также присутствуют и вторая гармоника от оборотной частоты ротора и несколько гармоник в низкочастотной части спектра, но все они по амплитуде много меньше оборотной гармоники.

Как уже говорилось выше такая же картина вибраций, как в вертикальном направлении, обычно бывает и в поперечном направлении регистрации вибрации. Причем пики первых гармоник оборотных частот в этих направлениях должны быть примерно равны по величине ( обычно ).

В осевом направлении картина спектра вибрации может несколько отличаться от спектров вибрации в радиальных направлениях. В первую очередь в этом направлении, чаще всего, имеет место меньший уровень вибрации.

Поясним причины возникновения вибрации в осевом направлении, т. к. в некоторых методических рекомендациях по диагностике присутствует информация, что при небалансе осевая вибрация отсутствует. Так бывает, но достаточно редко. В большинстве практических случаев при наличии небаланса осевая составляющая вибрации всегда есть.

Вибрация, в своем первоначальном толковании, есть проекция траектории прецессии контролируемой точки на направление оси установки вибродатчика. Прецессия подшипника, за счет усилия от небалансе, теоретически должна проходить в плоскости, перпендикулярной оси ротора.

На практике картина прецессии контролируемой точки много сложнее. Перемещение в перпендикулярной к оси вращения плоскости всегда приводит и к перемещениям контролируемой точки в осевом направлении. Это возникает за счет особенностей крепления подшипника внутри опоры, неодинаковой жесткости опор по разным осям, колебаний подшипника вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной оси вращения ротора и т. д. Все это в сумме и приводит к возникновению при небалансе в пространственной прецессии подшипника значительной осевой составляющей.

При небалансе масс вращающегося ротора осевая вибрация присутствует практически всегда, но имеет некоторые особенности. По уровню она обычно всегда меньше радиальных составляющих. В спектре осевой вибрации могут иметь место значительные, наряду с первой гармоникой оборотной частоты, вторая и третья ее гармоники. Особенно сильно эти гармоники проявляются в том случае, когда небаланс приводит к перемещениям или колебаниям подшипников внутри опор.

Пользу при диагностике небалансов приносит регистрация фазы вибросигналов. Для контроля фаз нескольких сигналов при регистрации их синхронизируют при помощи метки, устанавливаемой на валу агрегата. У синхронных машин с частотой вращения 3000 об/мин можно в качестве синхронизирующей метки можно брать какой - либо параметр синусоиды питающей сети.

При помощи фазы синхронизированных спектров колебаний подшипников, особенно по величине начальной фазы первой гармоники оборотной частоты вращения вала ротора, при статическом небалансе, можно сделать следующие замечания:

Фаза первой гармоники должна быть достаточно устойчивой и не меняться с течением времени
Фаза колебания первой гармоники в вертикальном направлении должна отличаться от фазы первой гармоники в поперечном направлении примерно на 90 или 270 градусов. Выбор того или иного значения угла сдвига зависит от того, в какую сторону сдвинута точка установки поперечного датчика от точки установки вертикального - против направления вращения ротора или же по направлению вращения
Фазы первых гармоник одинаковых проекций вибрации на двух разных подшипниках одного ротора должны мало отличаться друг от друга. При чисто статическом небалансе сдвига фаз вообще не должно быть. При наложении на статический небаланс динамического сдвиг фаз начинает расти. При сдвиге фаз в 90 градусов вклад статического и динамического небалансов в общую вибрацию примерно одинаков. При дальнейшем увеличении динамической составляющей в небалансе сдвиг фаз растет и при 180 градусах имеющийся небаланс имеет чисто динамическую первопричину

Дополнительно по статическому небалансу можно отметить, что если в процессе исследований имеется возможность проведения замеров вибрации при различных частотах вращения ротора, то амплитуда первой гармоники в спектре вибрации, обусловленная статическим небалансом, будет изменяться с изменение скорости и будет расти примерно пропорционально квадрату частоты вращения ротора.

Чисто статический небаланс масс ротора может быть, обычно, достаточно просто откорректирован работниками вибродиагностических служб при помощи установки одного или нескольких балансировочных грузов в зоне, диаметрально противоположно тяжелой точке в одной или нескольких плоскостях коррекции. Аналогичный результат достигается процедурой "снятия лишнего металла", но только уже на тяжелой стороне ротора.

4.1.3. Динамический небаланс

Причина возникновения термина "динамический небаланс" достаточно проста. Рассмотрим ротор, статический небаланс которого равен нулю. В отключенном состоянии ( имеется в виду состояние, когда приводной двигатель отключен от питающей сети ) ротор идеально уравновешен и может останавливаться в любом положении.

Можно быть уверенным с вероятностью 90 %, что при приведении этого ротора во вращение вибрации на его подшипниках, свойственные картине небаланса, будут значительными, если не сказать большими. Рассмотрим причины их возникновения.

При переводе ротора из неподвижного, статического состояния в динамическое, вращающееся, претерпевает изменение совокупность сил, действующих на ротор и распределенных вдоль оси. Наряду со статическими моментами на ротор начнут действовать динамические усилия, также приводящие к состоянию, которое мы привыкли называть термином небаланс. Учитывая условия возникновения такого небаланса его и принято называть динамическим небалансом, т. е. возникающий при вращении.

Динамический небаланс обуславливают динамические силы, связанные с продольной угловой несимметрией распределения масс на вращающемся роторе. Вспомним для сравнения - при статическом небалансе мы имели место только с чисто угловым небалансом, без учета его распределения вдоль продольной оси ротора.

Причину динамического небаланса, говоря очень просто, можно пояснить на примере. Ротор необходимо, естественно мысленно и условно, нужно распилить как бревно, на несколько дисков. Полученные диски могут иметь разные свойства. В возможны три варианта:

Идеален тот случай, когда все полученные диски не имеют статического небаланса, тогда собранный из дисков ротор тоже не будет иметь небаланса
Практический случай, когда отдельные диски имели небалансы и собранный ротор тоже имеет небаланс ( вопрос о том, какой он, статический или динамический пока не рассматриваем )
Идеальный случай, когда отдельные диски, обладающие небалансом, сложились в единое целое так, что собранный ротор, в итоговой сумме, не имеет небаланса

Эти три простых примера позволяют рассмотреть все основные разновидности небалансов, встречающихся в практике достаточно часто.

Рассматривая эти три случая можно утверждать, что в третьем, самом сложном случае, ротор имеет динамический небаланс, а во втором случае - статический и динамический небаланс одновременно.

На рис. 4.1.2. приведены два схематических рисунка, имеющих своей целью подробнее объяснить природу и причины возникновения динамического небаланса.

Позиция а) на рисунке показывает ротор, собранный условно из двух дисков, каждый из которых имеет одинаковый статический небаланс. Сборка выполнена так, что суммарный небаланс равен сумме небалансов дисков.

Позиция б) на рисунке как раз показывает ротор, также собранный из двух дисков с исходным небалансом, но при сборке эти два диска были взаимно ориентированы так, чтобы первичные небалансы дисков оказались действующими навстречу друг другу. В итоге это привело к тому, что в статике, при неподвижном роторе небалансы дисков уравновесили друг друга.

Совершенно иначе картина сил, действующих на подшипник, будет иметь место при приведении ротора во вращении. Две силы, показанные на нижнем рисунке, будут создавать динамический момент, создающий две силы, действующие на два опорных подшипника в противофазе. Чем быстрее будет вращаться ротор, тем сильнее будет динамический момент, действующий на подшипники.

Это и есть динамический небаланс.

В практике никогда не бывает только чисто статического небаланса или чисто динамического - всегда есть их сумма, в которой есть вклад каждой разновидности небаланса. Это даже привело к появлению в литературе и в практике работы некоторых диагностов термина "косая пара сил".

По сдвигу фаз первых гармоник оборотной частоты на двух опорных подшипниках одного ротора ( в синхронизированных или синхронных спектрах ) можно оценить вклад каждого типа небаланса в общую картину вибраций.

При сдвиге фаз первых гармоник примерно в 0 градусов мы имеем дело с чисто статическим небалансом, при 180 градусов - с чисто динамическим небалансом. При 90 градусах сдвига фаз первых гармоник вклад от обоих типов небаланса примерно одинаков. При промежуточных значениях угла сдвига для оценки вклада того или иного небаланса необходимо интерполировать.

Завершая разговор про динамический небаланс, следует сказать, что амплитуда первой гармоники в спектре вибрации, при изменении частоты вращения, изменяется пропорционально большей, чем в квадрат раз, степени изменения частоты вращения ротора. Это объясняется следующим. Каждая сила от небаланса пропорциональна квадрату скорости ( частоты вращения ). При динамическом небалансе на это накладываются два фактора.

Первое. Условно говоря, динамический небаланс возбуждает вибрации, пропорциональные разнице сил. Но если возвести в квадрат разницу сил, как одну единую силу, получиться один результат. Если возвести в квадрат каждую силу отдельно, а затем вычесть уже квадраты, то в итоге будет получена совсем иная цифра, чем в первом случае, много большая.

Во-вторых силы от небаланса воздействуют на ротор и начинают его изгибать. Ротор изменяет свою форму так, что центр масс данной части ротора смещается в сторону уже имеющегося небаланса. В итоге небаланс начинает возрастать еще больше, еще больше увеличивая силу небаланса, еще больше увеличивая изгиб.

Осевая вибрация при динамическом небалансе обычно имеет несколько большую амплитуду, чем это происходит при чисто статическом небалансе.

4.1.4. Небаланс консольного ротора

Является разновидностью проявления двух предыдущих небалансов. Выделен в отдельный вид только потому, что имеет некоторые особенности при диагностировании.

Для примера на рис. 4.1.3. показан характер проявления сил в консольном роторе при статическом небалансе. При любом типе небаланса, как статическом, так и динамическом, фазы первых гармоник на опорных подшипниках сдвинуты примерно на 180 градусов.

Консольное крепление роторов применяется в оборудовании достаточно часто. Это вентиляторы и различные насосы. Особенно сложно диагностировать такой небаланс в широко распространенных консольных насосах средней и малой мощности, так как там два опорных подшипника расположены очень близко и выделение фазы вибрации на каждом подшипнике трудно.

При небалансе консольного ротора первая гармоника оборотной частоты наводится и явно выражена в осевой и радиальной проекциях вибросигнала. Фаза первой гармоники в осевой вибрации обычно оказывается достаточно стабильной, тогда как фаза первой гармоники в радиальном направлении может оказаться иногда недостаточно стабильной.

Консольный ротор чаще всего имеет статический небаланс, гораздо реже одновременно имеют место оба вида небаланса - статический и динамический небалансы.

Корректировка небаланса в консольном роторе не имеет больших особенностей по сравнению с обычным ротором.

4.1.5. Тепловой и технологический небаланс

Много проблем в диагностике состояния оборудования приносит такой тип небаланса, который имеет место только при определенных условиях, т. е. может появляться, а затем исчезать. Условно говоря, к нему можно применить термин "блуждающий небаланс". Однако более правильно говорить о нем, как "тепловом или технологическом", т. к. этот термин дополнительно отражает и основные причины его возникновения и исчезновения.

Каких - либо очень общих рекомендаций по диагностике такой причины повышенной вибрации в оборудовании привести достаточно сложно, да и наверное невозможно. Такой небаланс выявляется в результате достаточно скрупулезных исследований.

Рассмотрим особенности "блуждающего небаланса" на достаточно простых конкретных примерах, которые касаются наиболее распространенных причин, приводящих к возникновению такого небаланса.

Тепловой небаланс. Это наиболее часто встречающаяся разновидность небаланса, меняющегося в процессе работы, к которому хорошо подходит термин "блуждающий небаланс".

Например, в роторе крупной электрической машины по какой - либо причине засоряется один из сквозных каналов осевого направления, по которому проходит охлаждающий воздух. Ротор перед сборкой балансировался на балансировочном станке и имел необходимые параметры качества балансировки. После включения механизма в работу примерно 15 - 20 минут вибрации двигателя находятся в норме, но затем начинают медленно расти и примерно через два часа достигают своего максимума. Диагностика дает картину классического небаланса.

На следующий день специалистами вибродиагностической службы начинается проведение балансировочных работы в режиме холостого хода. После завершения балансировочных работ картина изменений вибраций в процессе работы оборудования не претерпевает изменений - все благополучно. При пуске в рабочем режиме все повторяется без изменений в той же последовательности.

В этом простом, практически хрестоматийном, случае все объясняется просто. В связи с нарушением равномерности обдува ротора по внутренним каналам, ротор нагревается неравномерно и через некоторое время, определяемое постоянной времени теплового разогрева ротора, изгибается.

Для диагностики такой причины следует проследить изменение вибраций в процессе пуска и разогрева. Если контролируется фаза вибрации, то можно указать область локального теплового перегрева ротора.

4.1.5. Технологический небаланс

Покажем его влияние на примере с вентилятором котла, производительность которого регулируется при помощи приоткрытия или призакрытия специальных заслонок - шиберов. Такие вентиляторы достаточно широко применяются для обслуживания котлов.

Угол установки одной из лопастей отличался от углов установки всех других лопастей - это был дефект изготовления. За счет этого аэродинамическая радиальная сила этой лопасти, воздействующая на вал ротора, была меньше силы других лопастей. После монтажа колесо вентилятора было отбалансировано на рабочей частоте вращения ротора при полностью открытых заслонках. Таким образом неверный угол установки лопасти, приводящий к радиальному давлению на ротор, был скомпенсирован добавочным грузом. Вентилятор был запущен в работу.

При эксплуатации в рабочем режиме, при частично открытых заслонках, стал регистрироваться тревожный уровень вибрации. Представитель вибродиагностической службы диагностировал небаланс и были начаты работы по балансировке. Вентилятор вывели из эксплуатации, открыли доступ к рабочему колесу. Картина небаланса исчезла, что вполне понятно. В таком режиме, и при такой производительности колесо балансировалось раньше. В рабочем же режиме вентилятор работал с другой производительностью, при других значениях радиальных аэродинамических сил, что и создавало картину небаланса.

После проверки углов установки рабочих лопастей, выявления причины появления дефекта, было принято отбалансировать колесо в рабочем режиме, при закрытых боковых щитах. В дальнейшем проблем с этим вентилятором не было.

4.1.6. Небаланс с гистерезисом

На возбудителе турбогенератора был диагностирован небаланс и начались работы по его устранению. Была выявлена интересная особенность. При пуске небаланс отсутствовал, он появлялся скачком через несколько минут после начала вращения с рабочей скоростью. Так как пуски были без нагрузки с приводом от турбины, вопрос о тепловых изгибах отпал.

Когда небаланс появился, возбудитель стали медленно останавливать уменьшая частоту вращения ротора, и при частоте примерно 0,6 от номинальной небаланс исчез. Частоту вращения стали сразу повышать, и небаланс снова возник на частоте 0,97 от номинальной. Повторные разгоны и торможения ротора показали примерно одинаковую картину.

Было сделано предположение, что гистерезис небаланса на роторе обусловлен наличием упругого элемента, который под действием центробежных сил при почти номинальной частоте вращения смещается на несколько больший радиус и приводит к небалансу. Возврат его на меньший радиус происходит при снижении частоты вращения. Гистерезис небаланса обусловлен повышенным трением при перемещении элемента в пазу.

Диагноз полностью подтвердился. Элемент обмотки ротора имел возможность с большим усилием перемещаться в пазу. Когда центробежная сила превышала усилие смещения - обмотка изгибалась и происходило смещение. Гистерезис был обусловлен силами трения при перемещении обмотки в пазу. Обмотку закрепили в одном положении и проблема исчезла.

Данный случай небаланса не является часто встречающимся и приведен здесь для иллюстрации многообразия форм проявления и сложностей диагностики небалансов в практике.

Скачать книгу в формате PDF (607 кб)