Вибродиагностика и балансировка – родственные процедуры, напрямую связанные с вибрацией роторных машин. Только вибродиагностика направлена на поиск дефектов по уровню и частотному составу вибросигнала, а балансировка – на устранение главного источника повышенных вибраций роторных машин – дисбаланс ротора. Балансировка ротора является главной составляющей виброналадочных работ, поэтому, когда мы слышим «вибродиагностика и виброналадка роторных машин», то в первую очередь мы понимаем вибродиагностику и балансировку машин.
Проблема корректной диагностики дисбаланса ротора является важной составляющей вибродиагностики роторных машин. Особая опасность вибрации, вызванной дисбалансом ротора, кроется не только в ее собственном негативном воздействии на техническое состояние машины, но и в том, что она является возбуждающим фактором, приводящим к «проявлению» признаков других дефектов. Но прежде, чем переходить к более детальному рассмотрению диагностических признаков дисбаланса ротора, вспомним основные причины его возникновения.
Причины дисбаланса ротора
дефекты изготовления ротора или дефекты, вызванные неправильной транспортировкой или условиями хранения ротора;
некачественная сборка и крепление элементов при первичном монтаже или после ремонтных работ;
эксплуатационный износ ротора;
искривление ротора под действием технологических процессов и особенностей эксплуатации.
Основные вибродиагностические признаки дисбаланса ротора
Для определения дисбаланса ротора измерения вибрации проводятся на опорном подшипнике в вертикальном, поперечном и осевом направлении (в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 10816-1-97)
Основными вибродиагностическими признаками дисбаланса ротора (и статического и динамического) являются:
простая форма временного сигнала с малым количеством высокочастотных гармоник;
преобладание в спектре вибросигнала вибрации на оборотной частоте вращения ротора, в 3-5 раз превосходящей по амплитуде все другие вибрации механического происхождения – в размерности мощности можно говорить, что более 70% всей мощности вибросигнала сосредоточено в оборотной гармонике;
отношение амплитуд первой оборотной гармоники в вертикальном и поперечном направлении находится в пределах 0,7÷1,2;
как правило, наблюдается меньший уровень вибрации в осевом направлении по сравнению с уровнем вибрации в радиальном направлении;
как правило, проявление вышеназванных признаков дисбаланса сразу на двух опорных подшипниках.
Рис.1 Вибрационный сигнал (A) и его спектр (B) при статическом дисбалансе
Рассмотрим проявления дисбаланса ротора на примере временной реализации вибросигнала и его спектр при статическом дисбалансе (см.рис.1) . Как можно видеть (см.рис.1A), форма вибрационного сигнала очень близка к классической синусоиде с оборотной частотой ротора – первая гармоника оборотной частоты. В спектре сигнала доминирует первая гармоника оборотной частоты, а гармоники более высокого порядка (вторая, третья …) существенно меньше по амплитуде. Такое соотношение амплитуд гармоник наблюдается в вертикальном и поперечном направлении измерений каждого подшипника. Если же сравнивать амплитуды гармоник по подшипникам, то здесь различие амплитуд оборотных гармоник может быть очень значительным, даже в несколько раз.
Наиболее часто в практике встречается случай, когда одновременно присутствуют и статический, и динамический дисбаланс. Оценить вклад каждого из них в общую картину вибраций можно по сдвигу фаз первых гармоник оборотной частоты на двух опорных подшипниках одного ротора. При:
– присутствует только статический дисбаланс;
= 90º – приблизительно одинаковое присутствие обоих видов дисбаланса;
=180º – наличие только динамического дисбаланса.
При статическом дисбалансе рост амплитуды первой оборотной гармоники пропорционален квадрату оборотной частоты, а в случае динамического дисбаланса этот рост несколько больше. Также отметим, что при динамическом дисбалансе амплитуда вибраций в осевом направлении, несколько больше, чем в случае статического дисбаланса.
Вибрационные параметры балансировки
В предыдущем параграфе мы выяснили, что основным диагностическим признаком дисбаланса ротора является наличие гармоник оборотной частоты. В большинстве случаев балансировка роторов считается корректно проведенной, если удается снизить амплитуду первой гармоники до некоторого порогового значения, соответствующего допустимому остаточному дисбалансу.
Балансировку роторов производят в размерностях виброскорости или виброперемещения. (Измерения в размерности виброускорения не применяются по причине сильной «зашумленности» сигналов). Для нахождения мест установки корректирующих масс необходимо контролировать фазу вибрации, поэтому все измерения тем или иным способом синхронизируются с угловым положением ротора.
Приборы для вибродиагностики и балансировки
Компания «БАЛТЕХ» производит целую серию балансировочных станков вертикального BALTECH HBM-7100, горизонтального BALTECH VBM-7200 и специального BALTECH SBM-7300 исполнения для балансировки роторов самых разных габаритов и веса. Но во многих случаях бывает предпочтительней производить динамическую балансировку ротора в собственных опорах по месту установки оборудования. И в данном случае специалисты Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ» рекомендуют использовать 2-х канальный виброанализатор-балансировщик BALTECH VP-3470-Ex взрывозащищенного исполнения. Балансировка роторов прибором вибродиагностики и балансировки BALTECH VP-3470-Ex проводится всего за три шага (измерение вибрации → расчет балансировочных грузов → установка корректирующих грузов) и занимает по времени не более одного часа. Что касается вибродиагностических возможностей анализатора BALTECH VP-3470-Ex, то его функциональность включает:
измерение спектров вибросигнала, а также спектров огибающей.
и позволяет быстро, удобно и легко проводить виброконтроль, вибродиагностику и виброналадку любого роторного оборудования.
Для обучения работе на балансировочных станках и с приборами серии «VibroPoint» BALTECH VP приглашаем вас на курсы повышения квалификации:
Рис.1 Вибрационный сигнал (A) и его спектр (B) при статическом дисбалансе
Рассмотрим проявления дисбаланса ротора на примере временной реализации вибросигнала и его спектр при статическом дисбалансе (см.рис.1) . Как можно видеть (см.рис.1A), форма вибрационного сигнала очень близка к классической синусоиде с оборотной частотой ротора – первая гармоника оборотной частоты. В спектре сигнала доминирует первая гармоника оборотной частоты, а гармоники более высокого порядка (вторая, третья …) существенно меньше по амплитуде. Такое соотношение амплитуд гармоник наблюдается в вертикальном и поперечном направлении измерений каждого подшипника. Если же сравнивать амплитуды гармоник по подшипникам, то здесь различие амплитуд оборотных гармоник может быть очень значительным, даже в несколько раз.
Наиболее часто в практике встречается случай, когда одновременно присутствуют и статический, и динамический дисбаланс. Оценить вклад каждого из них в общую картину вибраций можно по сдвигу фаз первых гармоник оборотной частоты на двух опорных подшипниках одного ротора. При:
При статическом дисбалансе рост амплитуды первой оборотной гармоники пропорционален квадрату оборотной частоты, а в случае динамического дисбаланса этот рост несколько больше. Также отметим, что при динамическом дисбалансе амплитуда вибраций в осевом направлении, несколько больше, чем в случае статического дисбаланса.
Что касается вибродиагностических возможностей анализатора BALTECH VP-3470-Ex, то его функциональность включает: