Вибродиагностика роторных машин основана на том, что каждому дефекту, в зависимости от стадии развития, свойственны свои характерные диагностические признаки, которые наблюдаются в распределении мощности сигнала, в форме временной реализации, в спектральной картине автоспектров, спектров огибающей или спектров PeakVue, в распределении различных дополнительных параметров вибрации (пик-фактор, эксцесс и др.).
Причем большая часть опасных дефектов роторных машин механического, электромагнитного, аэро/гидродинамического происхождения проявляет себя в спектрах гармониками (пиками или «всплесками»), так или иначе связанными с оборотной частотой вращения ротора fвр. Некоторые виды дефектов проявляются в виде изменения общего фона в высокочастотной области (например, кавитация, резонансы, дефекты масел и смазок в узле).
Дефекты машины с оборотной частотой
Вибрации с оборотной частотой fврмогут быть:
Стационарными – неизменными во времени и не зависящими от режима работы машины.
Дефекты машины, вызывающие стационарную вибрацию с оборотной частотой fвр:
сосредоточенный/распределенный дисбаланс ротора;
прогиб ротора (ов);
некачественное сопряжение роторов в муфтах;
ослабления и дефекты фундамента;
расцентровка валов.
Квазистационарными – изменяющимися с изменением режима работы и переходящие в стационарные в установившемся режиме работы.
Дефекты машины, вызывающие квазистационарную вибрацию с оборотной частотой fвр:
тепловой дисбаланс ротора;
электромагнитные возмущения;
дефекты подвижных муфт;
тепловая расцентровка.
Нестационарными – зависяшими от времени.
Дефекты машины, вызывающие характерное поведение нестационарной вибрации с оборотной частотой fвр:
Скачкообразное и необратимое изменение вибрации:
обрыв детали ротора (поломка турбинной лопатки);
проскальзывание подшипника или другого элемента опорной системы после заедания по продольной шпонке или по опорной поверхности;
проскальзывание детали ротора, посаженной с натягом;
проскальзывание по ротору насадной полумуфты.
Повышенная изменчивость вибрации на переходных режимах:
деградация поверхностей скольжения и направляющих шпоночных соединений подшипников скольжения турбин или мощных турбокомпрессоров.
Быстрое и монотонное увеличение вибрации
тепловой дисбаланс;
задевания ротора о статор;
развитая трещина в роторе и др.
медленное и монотонное увеличение вибрации
деградация ротора и опорной системы;
износ дорожек качения в подшипниках;
износ зубьев в зубчатых парах;
появление разболтанности и др.
мелко скачкообразный и неравномерный рост вибрации
разрыв нескольких болтов на муфте.
2. Дефекты машины с частотой, кратной и дробной
Дефекты с двойной оборотной частотой (2fвр):
эллипсность шеек валов
коленчатость муфт;
трещина в роторе;
перекос подшипника.
Дефекты с половинной оборотной частотой (0,5fвр):
износ или нарушение формы расточки вкладыша подшипника скольжения;
ослабления опорных элементов.
Дефекты с частотой 0,3fвр :
задевания ротора о статор;
дисбаланс при существенной нелинейности опорной системы.
Дефекты с частотой 0,4fвр :
повреждение сепаратора подшипника.
Дефекты с частотой 3, 4fвр и более :
коленчатость муфт;
ослабление опор;
трещина в роторе;
задевания ротора о статор и т.д.
Следует понимать, что одному и тому же дефекту могут соответствовать гармоники разной кратности оборотной частоты – и дробные, и целые. Например, при задеваниях ротора о статор в спектре вибрации наблюдается как ярко выраженная составляющая оборотной частоты, так и целый ряд дробных составляющих (1/2, 3/2, 5/2, 7/2 и т. д.).
Также можно видеть, что появление в спектре пика на оборотной или дробной частоте может быть вызвано сразу несколькими дефектами и для точного определения источника вибраций необходимо использовать и другие диагностические признаки дефектов роторных машин.
Для качественной интерпретации спектров и выявления истинных причин появления в нем тех или иных составляющих, необходимо глубокое понимание динамических процессов, протекающих в машине, и большой практический опыт. Но все маститые «гуру» вибродиагностики когда-то начинали с изучения основ вибродиагностики, и если вы только входите в увлекательный мир вибродиагностики, то мы приглашаем вас на обучающий курс ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Вибродиагностические признаки дефектов роторных машин и механизмов», в Учебный центр повышения квалификации и переподготовки кадров компании «БАЛТЕХ».
Вибрации с оборотной частотой fвр могут быть:
Дефекты с двойной оборотной частотой (2fвр):