Приложение А (обязательное). Структурный подход к анализу вибрации вентиляторов и воздуходувок

Приложение А
(обязательное)

Структурный подход к анализу вибрации вентиляторов и воздуходувок

А.1 Таблица неисправностей

Структурный подход к анализу вибрации вентиляторов и воздуходувок представлен таблицами (таблицы А.1 и А.2), включающими в себя основные неисправности и соответствующие диагностические признаки (их перечень не исчерпывающий). Неисправности вентиляторов и воздуходувок, связанные с дефектами подшипников, рассмотрены в ИСО 13373-5:2015, приложения С и D. Некоторые неисправности имеют схожие признаки, и для их различения требуются дополнительные исследования.

Таблица А.1 - Таблица неисправностей для вентиляторов и воздуходувок

Неисправность	Основной признак	Другие признаки	Примечания
Несоосность (расцентровка) вала	1-я или 1-я и 2-я, иногда 3-я гармоники частоты вращения	Направленная сила, имеющая сдвиг фазы на 180° при прохождении через соединение. При параллельной несоосности характерен сдвиг для силы в радиальном направлении, при угловой несоосности появляется сдвиг для силы в осевом направлении	Различают два вида несоосности: параллельную и угловую. На практике в большинстве случаев присутствуют оба этих вида
Ослабления механических соединений	Пики, следующие с частотой вращения, в сигнале вибрации. Гармоники частоты вращения, амплитуда которых спадает с ростом номера гармоники	Ослабления могут быть в посадке подшипника, рамной опоре, болтовых соединениях. Место ослабления определяют по изменению соотношения амплитуд и фаз разных частей соединения	Ослабления в подшипниковой опоре могут быть связаны с неправильной посадкой подшипника
Увеличенный зазор в подшипнике	1-я гармоника частоты вращения. Небольшие высшие гармоники для подшипников качения	Направленная сила	Может быть связан с износом элементов подшипника или истончением жидкостной пленки
Напряжение в трубопроводе	1-я гармоника частоты вращения	Направленная сила, клиппирование временного сигнала	Устранить натяжение во фланцевых соединениях
"Мягкая" опора	1-я гармоника частоты вращения и 2-я гармоника сетевой частоты в электродвигателе	Проверка мягкой опоры	"Мягкая опора" - состояние машины, когда не все ее опоры (лапы) установлены одинаково
Задевания вала	Клиппирование временного сигнала, 1-я и высшие гармоники частоты вращения. Легкое задевание может вызвать вращающиеся векторы гармоник		Нехарактерная неисправность для вентилятора
Дисбаланс	1-я гармоника частоты вращения	Сдвиг фаз в разных частях соединения зависит от моды вибрации (для цилиндрической моды сдвиг отсутствует, для конической равен 180°). Обычно сдвиг фаз между горизонтальной и вертикальной вибрацией в одном сечении составляет 90°	Часто вызван эрозией лопаток или осаждениями на лопатки. Для консольных вентиляторов может потребоваться уравновешивание в двух плоскостях, для межопорных обычно достаточно одной плоскости коррекции
Изгиб вала	1-я гармоника частоты вращения, как при дисбалансе. Проявляет себя при медленном прокручивании вала	На определенных частотах вращения может компенсироваться дисбалансом	Нехарактерная неисправность для вентилятора
Деформация корпуса	1-я, иногда 2-я гармоника частоты вращения	Сдвиг фазы на 180° на разных концах вала	Важна только для конструкции с подшипниками, встроенными в корпус
Резонанс	Высокая вибрация на определенной частоте	Собственная частота, полученная в ходе испытаний на резонанс	Избегать работы на резонансе, при необходимости изменяя частоту вращения или частоту резонанса (увеличением жесткости, добавлением массы). Иногда требуется увеличение демпфирования
Наклон фундамента	Высокая 1-я гармоника частоты вращения, не обусловленная дисбалансом, несоосностью, изгибом вала или эксцентриситетом	"Качающаяся" форма ODS для 1-й гармоники частоты вращения	Для лучшего понимания проблемы требуется ODS-анализ
Аэродинамические силы	Лопастная частота	Могут вызывать сильный шум	Обычно имеют место при работе вентилятора в режиме, далеком от рабочей точки
Дефект ремня	Основная ременная частота	Ниже 1-й гармоники частоты вращения	Обычно из-за износа ремня, несоосности или неправильного натяжения
Резонанс ременной передачи	Частота резонанса ременной передачи	Обычно ниже 1-й гармоники частоты вращения	Обычно при недостаточном натяжении ремня
Чрезмерное натяжение ремня	1-я гармоника частоты вращения	Направленная сила	Признаки схожи с признаками несоосности
Эксцентриситет ременного шкива	Обычно направленная вибрация на 1-й гармонике частоты вращения, иногда на 1-й и 2-й гармониках	Иногда можно наблюдать визуально по вращению шкива
Примечание - ODS - изгибные колебания работающей машины.

А.2 Некоторые испытания в соответствии с таблицей А.2

А.2.1 Проверка мягкой опоры

По очереди ослабляют анкерные болты, крепящие машину к основанию. После ослабления соединения оценивают образовавшийся зазор между опорой и основанием машины, применяя при необходимости набор измерительных щупов. Затягивают ослабленное соединение, после чего переходят к другой опоре и процедуру проверки выполняют заново. Если после ослабления одной или нескольких опор между ними и основанием образовались зазоры, то это свидетельствует о деформировании корпуса машины при затягивании соединений. В обнаруженные во время проверки зазоры вставляют прокладки нужной толщины с последующим затягиванием болта, что позволяет решить проблему мягкой опоры.

А.2.2 Определение места ослабления соединений

Проводят измерения амплитуды и фазы вибрации в местах болтовых соединений подшипников, корпуса машины и опорной рамы в поисках того соединения, при переходе через которое амплитуда и/или фаза вибрации претерпевают значительное изменение. Такие изменения свидетельствуют об ослаблении данного соединения.

А.2.3 ODS-анализ

Проводят измерения амплитуды и фазы на частоте вращения в заданных узлах сетки на обследуемой поверхности в поисках форм изгибных колебаний. Исследуют возможные причины обнаруженных высоких значений механической подвижности или податливости.

А.3 Комментарии к неисправности в таблице А.2

В таблице А.2 рассматривается увеличенный зазор в подшипнике, который имеет разный смысл и разную причину для разных конструкций подшипников:

- для подшипников скольжения это увеличенный зазор между валом и внутренней поверхностью подшипника;

- в подшипнике скольжения под данной неисправностью может пониматься ослабление посадки кольца в корпусе подшипника;

- в подшипнике качения также может иметь место ситуация, когда слишком велик зазор между дорожками и элементами качения. Причиной этому может быть неправильный выбор размера подшипника или сильный износ дорожек и элементов качения.

Таблица А.2 - Диагностические признаки для типичных неисправностей

Неисправности

Повышение уровня вибрации

Фазовые и временные признаки

Другие факторы

Типичные корректирующие действия

Субгармоника частоты вращения

1-я гармоника частоты вращения

2-я гармоника частоты вращения

1-я гармоника сетевой частоты

высшие гармоники

Сдвиг 90° (вертикаль/горизонталь)

Сдвиг 180° через соединение

данные ODS-анализа

Клиппирование сигнала

Проверка мягкой опоры

Другие наблюдения/испытания

Несоосность (расцентровка) вала

Сдвиг фазы через соединение в осевом или радиальном направлении

Выровнять вал(ы)

Ослабления механических соединений

Определить место ослабления (А.2.2)

Устранить источник (например, затянуть анкерный болт)

Увеличенный зазор в подшипнике

Отремонтировать/заменить подшипник

Напряжение в трубопроводе

Проверить зазор при отсоединении трубы. Вибрация может быть направленной

Обеспечить соединение без натяжения

Мягкая опора

2-я гармоника сетевой частоты может указывать на смещение статора или рамы

Измерить зазоры и выполнить регулировки

Задевания вала

Определить место и устранить причину

Дисбаланс

Типичен сдвиг 90° для вибрации в вертикальном и горизонтальном направлениях

Устранить причину (например, очистить лопатки), выполнить балансировку ротора

Изгиб вала

Осевая вибрация; сдвиг фаз между подшипниками

Не устраняется балансировкой для консольного ротора

Деформация корпуса

Устранить причину деформации

Резонанс

Сильная вибрация на частоте, некратной частоте вращения

Изменить частоту вращения или резонанса

Наклон фундамента

Обычно неровные уровни изоляции или грунта, плохое распределение масс

Консультация инженера-строителя

Невыровненная опорная рама

Выровнять раму

Аэродинамические силы

Вибрация случайная или на лопастной частоте

Исправить поток (например, изменив угол заслонки)

Дефект ремня

Основная ременная частота

Выровнять или заменить ремень, отрегулировать натяжение

Резонанс ременной передачи

Частота резонанса ременной передачи

Обычно устраняется регулировкой натяжения

Чрезмерное натяжение ремня

Направленная вибрация на частоте вращения

Исправить натяжение

Эксцентриситет ременного шкива

Направленная вибрация на частоте вращения

Устранить эксцентриситет и выровнять шкив

Несоосность ременной передачи

Вибрация в осевом направлении

Выровнять шкивы в одной плоскости

Данный признак почти всегда присутствует при наличии данной неисправности. Данный признак может присутствовать или не присутствовать при наличии данной неисправности.