Вибродиагностика насосов

Автор admin в 31 января, 2017. Опубликовано Pages

1. Характерные частоты вибрации насосов
   • Основной составляющей вибрации ротора с рабочим колесом является гармоническая составляющая с частотой вращения ротора f_вр, обусловленная либо дисбалансом ротора с рабочим колесом, либо гидродинамической/аэродинамической неуравновешенностью рабочего колеса. (Гидродинамическая/аэродинамическая неуравновешенность рабочего колеса может возникнуть из-за конструктивных особенностей лопаток, создающих подъемную силу, не равную нулю в радиальном направлении).
   • Второй по значимости составляющей вибрации вентилятора является лопаточная (лопастная) составляющая, обусловленная взаимодействием рабочего колеса с неоднородным воздушным потоком. Частота данной составляющей определяется как: f_л=Nf_вр, где N – число лопаток вентилятора. 
   • В случае неустойчивого вращения ротора в подшипниках качения/скольжения, возможны автоколебания ротора на половине оборотной частоты или меньше, и в результате, в спектре вибрации появляются гармонические составляющие на частоте автоколебаний ротора.
   • При обтекании лопаток потоком возникают турбулентные пульсации давления, которые возбуждают случайную вибрацию рабочего колеса и вентилятора в целом.На спектре вибрации насоса турбулентные пульсации всегда расположены в диапазоне 1÷40 Гц и представлены общим поднятием спектра «с блуждающими пиками» (см. рис. 1)
   • Более сильным источником случайной вибрации (по сравнению с турбулентностью) является кавитация, которая также возникает при обтекании лопастей потоком (см. рис.2). 

     (здесь F₁-частота вращения ротора; F_л-лопаточная частота)

     Кавитация обусловлена схлопыванием пузырьков газа, в основном, на лопатках рабочего колеса и является весьма вредным явлением, разрушающим рабочую поверхность лопаток. Мощность данной составляющей случайной вибрации также модулируется частотой вращения рабочего колеса, лопастной частотой или частотой автоколебаний ротора.
2. Вибродиагностические признаки дефектов насосов Таблица 1. Таблица диагностических признаков дефектов насосов
3. Приборы вибродиагностики насосовВибродиагностика насосов проводится с помощью переносных виброанализаторов через анализ автоспектров и спектров огибающей. При этом точки измерений выбираются в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 10816 на подшипниковых узлах, и дополнительно на корпусе насоса. Что касается направлений измерений, то в отличие от измерений при виброконтроле, измерения проводятся не только перпендикулярно поверхности крепления датчика вибрации, но и в тангенциальном направлении – по касательной к поверхности. (Тангенциальные измерения проводятся не только для насосов, но вообще при вибродиагностике всех динамических машин). При выборе виброанализатора для вибродиагностики насосов следует подбирать анализатор с высокими техническими характеристиками и широким функционалом и при этом, доступным по цене. Именно таким – простым, недорогим и многофункциональным – является виброанализатор BALTECH VP-3470, имеющий два независимых канала вибрации и снабженным экспертной программой BALTECH-Expert. По сути, комплект BALTECH VP-3470 является «два в одном», позволяя получать не только качественные спектры, но и проводить многоплоскостную (до 4-х плоскостей) динамическую балансировку в собственных опорах всех роторных машин.
4. Основные настройки анализатора BALTECH VP-3470 при вибродиагностике насосов
   • Верхняя граничная частота спектра огибающей f_гр определяется из соотношения: f_гр=2f_л+2f_вр=2f_вр(N+1)Пусть, например, частота вращения рабочего колеса насоса f_вр=9,91Гц, число лопаток N=12, тогда f_гр=2*9,91(12+1)=257,66 Гц и в настройках анализатора BALTECH VP-3470 выбираем ближайшее значение в сторону увеличения f_гр=500Гц.
   • При определении количества частотных полос в спектре придерживаются правила, чтобы первая гармоника на частоте вращения f_вр попала не менее, чем в 8-ю полосу. Из этого условия определяем ширину единичной полосы Δf=f_вр/8=9,91/8=1,24Гц. Отсюда определяем необходимое число полос n для спектра огибающей: n=f_гр/Δf=500/1,24=403Выбираем ближайшее в сторону увеличения число полос в настройках анализатора BALTECH VP-3470 , а именно, – 800 полос. Тогда окончательная ширина одной полосы Δf=500/800=0,625Гц
   • Для автоспектров граничная частота должна быть не менее 800 Гц, тогда количество полос для автоспектров n=f_гр/Δf=800/0,625=1280. Выбираем ближайшее в сторону увеличения число полос в настройках анализатора BALTECH VP-3470 , а именно, – 1600 полос.
5. Пример спектра насоса при перекосе осей валов электродвигателя и насоса (насос Д1250-125 мощностью 630 кВт и частотой вращения 25 Гц)
   • диагностические признаки: наличие первой (25 Гц) и третьей (75 Гц) гармоники осевой вибрации