Vyvažování ventilátorů

Zveřejnil Nikolai Shelkovenko na

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

€1,751.00

Balanset-1A je vybaven dvěma kanály a je určen k dynamickému vyvažování ve dvou rovinách. Díky tomu je vhodný pro širokou škálu aplikací, včetně drtičů, ventilátorů, mulčovačů, šneků na kombajnech, hřídelí, odstředivek, turbín a mnoha dalších. Jeho všestrannost Přečtěte si více...

SKU: BS-1
Kategorie:

Vyvažování ventilátorů

(Informace použity z normy ISO 31350-2007 VIBRACE. PRŮMYSLOVÉ VENTILÁTORY. POŽADAVKY NA KVALITU VYRÁBĚNÝCH VIBRACÍ A VYVAŽOVÁNÍ)

Vibrace, které ventilátor vytváří, jsou jednou z jeho nejdůležitějších technických vlastností. Vypovídá o kvalitě konstrukce a výroby výrobku. Zvýšené vibrace mohou indikovat nesprávnou instalaci ventilátoru, zhoršení jeho technického stavu apod. Z tohoto důvodu se vibrace ventilátorů obvykle měří při přejímacích zkouškách, při instalaci před uvedením do provozu a také při provádění programu monitorování stavu stroje. Údaje o vibracích ventilátoru se rovněž využívají při návrhu jeho nosných a připojených systémů (potrubí). Měření vibrací se obvykle provádí při otevřených sacích a výtlačných otvorech, ale je třeba poznamenat, že vibrace ventilátorů se mohou výrazně měnit při změnách aerodynamiky proudění vzduchu, rychlosti otáčení a dalších charakteristik.
Normy ISO 10816-1-97, ISO 10816-3-2002 a ISO 31351-2007 stanoví metody měření a definují umístění snímačů vibrací. Pokud se měření vibrací provádí za účelem posouzení jejich vlivu na potrubí nebo základnu ventilátoru, volí se podle toho místa měření.
Měření vibrací ventilátorů může být nákladné a někdy jeho cena výrazně převyšuje náklady na výrobu samotného výrobku. Proto by jakákoli omezení hodnot jednotlivých diskrétních složek vibrací nebo parametrů vibrací ve frekvenčních pásmech měla být zavedena pouze v případě, že překročení těchto hodnot indikuje poruchu ventilátoru. Počet bodů měření vibrací by měl být rovněž omezen na základě zamýšleného použití výsledků měření. K posouzení vibračního stavu ventilátoru obvykle postačí měření vibrací na podpěrách ventilátoru.
Základna je to, na čem je ventilátor namontován a co poskytuje ventilátoru potřebnou oporu. Hmotnost a tuhost základny se volí tak, aby se zabránilo zesílení vibrací, které se přes ni přenášejí.
Podpěry jsou dvojího typu:
  • podpora v souladu s předpisy: Podpěrný systém ventilátoru navržený tak, aby první vlastní frekvence podpěry byla výrazně nižší než provozní frekvence otáčení ventilátoru. Při určování stupně poddajnosti podpěry by se měly zohlednit pružné vložky mezi ventilátorem a podpěrnou konstrukcí. Poddajnost podpěry se zajišťuje zavěšením ventilátoru na pružinách nebo umístěním podpěry na pružných prvcích (pružiny, pryžové izolátory atd.). Vlastní frekvence závěsného systému - ventilátoru je obvykle menší než 25% frekvence odpovídající minimální rychlosti otáčení zkoušeného ventilátoru.
  • pevná podpora: Podpěra ventilátoru je navržena tak, že první vlastní frekvence podpěry je výrazně vyšší než provozní frekvence otáčení. Tuhost podstavy ventilátoru je relativní. Měla by se posuzovat v porovnání s tuhostí ložisek stroje. Poměr vibrací ložiskové skříně k vibracím základny charakterizuje vliv poddajnosti základny. Základnu lze považovat za tuhou a dostatečně masivní, jestliže amplituda vibrací základny (v libovolném směru) v blízkosti patek nebo nosného rámu stroje je menší než 25% maximálního výsledku měření vibrací získaného na nejbližší podpěře ložiska (v libovolném směru).
Vzhledem k tomu, že hmotnost a tuhost dočasného podstavce, na kterém je ventilátor instalován při továrním testování, se může výrazně lišit od podmínek instalace v místě provozu, platí mezní hodnoty pro tovární podmínky pro úzkopásmové vibrace v rozsahu rotačních frekvencí a pro testování ventilátoru na místě pro širokopásmové vibrace, které určují celkový vibrační stav stroje. Provozní místo je konečné místo instalace ventilátoru, pro které jsou definovány provozní podmínky.
Kategorie fanoušků (BV-kategorie)
Ventilátory jsou rozděleny do kategorií na základě charakteristik jejich zamýšleného použití, tříd přesnosti vyvažování a doporučených mezních hodnot parametrů vibrací. Konstrukce a účel ventilátoru jsou kritéria, která umožňují klasifikovat mnoho typů ventilátorů podle přijatelných hodnot nevyváženosti a úrovní vibrací (kategorie BV).
V tabulce 1 jsou uvedeny kategorie, do kterých lze ventilátory zařadit na základě podmínek jejich použití s ohledem na přípustné hodnoty nevyváženosti a úrovně vibrací. Kategorii ventilátoru určuje výrobce.

Tabulka 1 - Kategorie ventilátorů

Podmínky použití Příklady Spotřeba energie, kW Kategorie BV
Obytné a kancelářské prostory Stropní a půdní ventilátory, okenní klimatizace ≤ 0.15 BV-1
> 0.15 BV-2
Budovy a zemědělské prostory Ventilátory pro ventilační a klimatizační systémy; ventilátory v sériových zařízeních ≤ 3.7 BV-2
> 3.7 BV-3
Průmyslové procesy a výroba energie Ventilátory v uzavřených prostorech, dolech, dopravnících, kotlích, větrných tunelech, systémech čištění plynů ≤ 300 BV-3
> 300 viz ISO 10816-3
Doprava, včetně námořních plavidel Ventilátory na lokomotivách, nákladních a osobních automobilech ≤ 15 BV-3
> 15 BV-4
Tunely Ventilátory pro větrání metra, tunelů a garáží ≤ 75 BV-3
> 75 BV-4
Jakýkoli BV-4
Petrochemická výroba Ventilátory pro odstraňování nebezpečných plynů a používané v dalších technologických procesech ≤ 37 BV-3
> 37 BV-4
Výroba počítačových čipů Ventilátory pro vytváření čistých prostor Jakýkoli BV-5
Poznámky
1 Tato norma se zabývá pouze ventilátory s výkonem nižším než 300 kW. Posuzování vibrací ventilátorů s větším výkonem se řídí normou ISO 10816-3. Standardní sériové elektromotory však mohou mít jmenovitý výkon až 355 kW. Ventilátory s takovými elektromotory by měly být akceptovány podle této normy.
2 Tabulka 1 se nevztahuje na nízkootáčkové lehké axiální ventilátory velkého průměru (obvykle 2800 až 12500 mm) používané ve výměnících tepla, chladicích věžích apod. Třída přesnosti vyvážení pro takové ventilátory by měla být G16 a kategorie ventilátoru - BV-3.
Při nákupu jednotlivých prvků rotoru (kol nebo oběžných kol) pro následnou instalaci na ventilátor je třeba sledovat třídu přesnosti vyvážení těchto prvků (viz tabulka 2) a při nákupu ventilátoru jako celku je třeba zohlednit také výsledky vibračních zkoušek ve výrobním závodě (tabulka 4) a vibrace na místě (tabulka 5). Obvykle jsou tyto charakteristiky odsouhlaseny, takže výběr ventilátoru lze provést na základě jeho kategorie BV.
Kategorie uvedená v tabulce 1 je typická pro běžné použití ventilátorů, ale v odůvodněných případech může zákazník požadovat ventilátor jiné kategorie BV. Doporučuje se ve smlouvě o dodávce zařízení uvést kategorii BV ventilátoru, třídu přesnosti vyvážení a přijatelné úrovně vibrací.
Mezi zákazníkem a výrobcem lze uzavřít samostatnou dohodu o podmínkách instalace ventilátoru, aby se při továrním testování smontovaného ventilátoru zohlednily plánované podmínky instalace v místě provozu. Není-li taková dohoda uzavřena, neexistují žádná omezení týkající se typu základny (pevná nebo poddajná) pro tovární zkoušky.

Vyvažování ventilátorů

Obecná ustanovení
Za vyvážení ventilátorů podle příslušného předpisu odpovídá výrobce ventilátorů. Tato norma vychází z požadavků normy ISO 1940-1. Vyvažování se obvykle provádí na vysoce citlivých, speciálně navržených vyvažovacích strojích, které umožňují přesné posouzení zbytkové nevyváženosti.
Třídy přesnosti vyvažování ventilátorů
Třídy přesnosti vyvažování pro kola ventilátoru se používají podle tabulky 2. Výrobce ventilátoru může provést vyvažování několika prvků v sestavě, která může kromě kola zahrnovat i hřídel, spojku, řemenici atd. Kromě toho mohou vyvažování vyžadovat i jednotlivé prvky sestavy.

Tabulka 2 - Třídy přesnosti vyvažování

Kategorie ventilátorů
Třída přesnosti vyvažování rotorů (kol)
BV-1
G16
BV-2
G16
BV-3
G6.3
BV-4
G2.5
BV-5
G1.0
Poznámka: Ventilátory kategorie BV-1 mohou zahrnovat ventilátory malých rozměrů s hmotností nižší než 224 g, u nichž je obtížné dodržet stanovenou přesnost vyvážení. V tomto případě by měla být rovnoměrnost rozložení hmotnosti vzhledem k ose otáčení ventilátoru zajištěna výrobní technologií.

Měření vibrací ventilátoru

Požadavky na měření
Obecná ustanovení
Na obrázcích 1 až 4 jsou znázorněny některé možné body a směry měření na každém ložisku ventilátoru. Hodnoty uvedené v tabulce 4 se týkají měření ve směru kolmém k ose otáčení. Počet a umístění měřicích bodů pro tovární zkoušky i měření na místě se určuje podle uvážení výrobce nebo po dohodě se zákazníkem. Doporučuje se měřit na ložiskách hřídele kola ventilátoru (oběžného kola). Pokud to není možné, měl by být snímač instalován v místě, kde je zajištěno co nejkratší mechanické spojení mezi ním a ložiskem. Snímač by neměl být montován na nepodepřené panely, skříň ventilátoru, prvky skříně nebo jiná místa, která nejsou přímo spojena s ložiskem (takové výsledky měření lze použít, ale nikoli pro posouzení vibračního stavu ventilátoru, ale pro získání informací o vibracích přenášených do potrubí nebo základny - viz ISO 31351 a ISO 5348.
Obrázek 1. Umístění třísouřadnicového snímače pro horizontálně namontovaný axiální ventilátor
Obrázek 2. Umístění třísouřadnicového snímače pro jednosací radiální ventilátor
Obrázek 3. Umístění třísouřadnicového snímače pro radiální ventilátor s dvojitým sáním
Obrázek 4. Umístění třísouřadnicového snímače pro vertikálně namontovaný axiální ventilátor
Měření ve vodorovném směru by se mělo provádět v pravém úhlu k ose hřídele. Měření ve svislém směru by se mělo provádět v pravém úhlu k vodorovnému směru měření a kolmo k hřídeli ventilátoru. Měření v podélném směru by se mělo provádět rovnoběžně s osou hřídele.
Měření pomocí inerciálních senzorů
Všechny hodnoty vibrací uvedené v této normě se vztahují na měření provedená pomocí snímačů setrvačného typu, jejichž signál reprodukuje pohyb ložiskového tělesa.
Použité snímače mohou být buď akcelerometry, nebo snímače rychlosti. Zvláštní pozornost je třeba věnovat správnému upevnění snímačů: bez mezer na nosném povrchu, bez výkyvů a rezonancí. Velikost a hmotnost snímačů a upevňovacího systému by neměly být příliš velké, aby nedocházelo k výrazným změnám měřených vibrací. Celková chyba způsobená způsobem upevnění snímače a kalibrací měřicího systému by neměla překročit +/- 10% měřené hodnoty.
Měření pomocí bezkontaktních senzorů
Po dohodě mezi uživatelem a výrobcem mohou být stanoveny požadavky na maximální přípustný posun hřídele (viz ISO 7919-1) v kluzných ložiskách. Příslušná měření lze provádět pomocí bezkontaktních snímačů.
V tomto případě měřící systém určuje posunutí povrchu hřídele vůči ložiskovému tělesu. Je zřejmé, že přípustná amplituda posunů by neměla překročit hodnotu vůle ložiska. Hodnota vůle závisí na velikosti a typu ložiska, zatížení (radiální nebo axiální) a směru měření (některé konstrukce ložisek mají eliptický otvor, pro který je vůle ve vodorovném směru větší než ve svislém směru). Rozmanitost faktorů, které je třeba vzít v úvahu, neumožňuje stanovit jednotné meze posunutí hřídele, ale některá doporučení jsou uvedena v tabulce 3. Hodnoty uvedené v této tabulce představují procento celkové hodnoty radiální vůle v ložisku v každém směru.
Tabulka 3 - Maximální relativní posunutí hřídele v ložisku
Vibrační stav ventilátoru Maximální doporučené posunutí, procento hodnoty vůle (podél libovolné osy)
Uvedení do provozu/uspokojivý stav Méně než 25%
Varování +50%
Vypnutí +70%
1) Hodnoty radiální a axiální vůle pro konkrétní ložisko je třeba získat od jeho dodavatele.
Uvedené hodnoty zohledňují "falešné" posuny povrchu hřídele. Tyto "falešné" posuny se objevují ve výsledcích měření, protože kromě vibrací hřídele ovlivňují tyto výsledky také mechanické házivosti, pokud je hřídel ohnutý nebo má nekulatý tvar. Při použití bezkontaktního snímače budou výsledky měření zahrnovat také elektrické házivosti dané magnetickými a elektrickými vlastnostmi materiálu hřídele v místě měření. Předpokládá se, že během uvádění do provozu a následného normálního provozu ventilátoru by rozsah součtu mechanických a elektrických házivostí v místě měření neměl překročit větší ze dvou hodnot: 0,0125 mm nebo 25% naměřené hodnoty posunu. Běhy se určují pomalým otáčením hřídele (při rychlosti 25 až 400 ot./min), kdy je vliv sil způsobených nevyvážeností na rotoru zanedbatelný. Pro dodržení stanovené tolerance házivosti může být nutné dodatečné opracování hřídele. Bezkontaktní snímače by měly být pokud možno namontovány přímo na ložiskovou skříň.
Uvedené mezní hodnoty platí pouze pro ventilátor pracující ve jmenovitém režimu. Pokud konstrukce ventilátoru umožňuje provoz s proměnlivými otáčkami, jsou při jiných otáčkách možné vyšší úrovně vibrací v důsledku nevyhnutelného vlivu rezonancí.
Pokud konstrukce ventilátoru umožňuje měnit polohu lopatek vzhledem k proudu vzduchu v sacím otvoru, měly by se uvedené hodnoty použít pro podmínky s plně otevřenými lopatkami. Je třeba poznamenat, že zastavení proudění vzduchu, zvláště patrné při velkých úhlech lopatek vzhledem k proudu nasávaného vzduchu, může vést ke zvýšení úrovně vibrací.

Systém podpory ventilátorů

Vibrační stav ventilátorů po instalaci se určuje s ohledem na tuhost podpěr. Podpěra se považuje za tuhou, pokud první vlastní frekvence systému "ventilátor - podpěra" přesahuje otáčky. Obvykle lze podpěru při montáži na velké betonové základy považovat za tuhou a při montáži na izolátory vibrací za poddajnou. Ocelový rám, který se často používá pro montáž ventilátorů, může patřit k jednomu z obou typů podpěr. V případě pochybností o typu podpěry ventilátoru lze provést výpočty nebo zkoušky pro určení první vlastní frekvence systému. V některých případech je třeba podpěru ventilátoru považovat za tuhou v jednom směru a poddajnou v jiném.

Limity přípustných vibrací ventilátoru při továrních zkouškách

Mezní hodnoty vibrací uvedené v tabulce 4 platí pro smontované ventilátory. Vztahují se k úzkopásmovým měřením rychlosti vibrací na ložiskových podpěrách pro frekvenci otáčení použitou při továrních zkouškách.
Tabulka 4 - Mezní hodnoty vibrací při továrních zkouškách
Kategorie ventilátorů Mezní efektivní rychlost vibrací, mm/s
Pevná podpora Podpora v souladu s předpisy
BV-1 9.0 11.2
BV-2 3.5 5.6
BV-3 2.8 3.5
BV-4 1.8 2.8
BV-5 1.4 1.8
Poznámky
1 Pravidla pro převod jednotek rychlosti vibrací na jednotky posunutí nebo zrychlení pro úzkopásmové vibrace jsou uvedena v dodatku A.
2 Hodnoty v této tabulce platí pro jmenovité zatížení a jmenovitou frekvenci otáčení ventilátoru pracujícího v režimu s otevřenými vstupními vodicími lopatkami. Mezní hodnoty pro jiné podmínky zatížení by měly být dohodnuty mezi výrobcem a zákazníkem, doporučuje se však, aby nepřekračovaly tabulkové hodnoty více než 1,6krát.

Limity přípustných vibrací ventilátoru při testování na místě

Vibrace jakéhokoli ventilátoru v místě provozu závisí nejen na kvalitě jeho vyvážení. Vliv mají i faktory související s instalací, jako je hmotnost a tuhost nosného systému. Proto výrobce ventilátoru neodpovídá za úroveň vibrací ventilátoru v místě jeho provozu, pokud to není uvedeno ve smlouvě.
Tabulka 5 uvádí doporučené mezní hodnoty (v jednotkách rychlosti vibrací pro širokopásmové vibrace na ložiskových tělesech) pro běžný provoz ventilátorů různých kategorií.

Tabulka 5 - Mezní hodnoty vibrací v místě provozu

Vibrační stav ventilátoru Kategorie ventilátorů Mezní efektivní rychlost vibrací, mm/s
Pevná podpora Podpora v souladu s předpisy
Uvedení do provozu BV-1 10 11.2
BV-2 5.6 9.0
BV-3 4.5 6.3
BV-4 2.8 4.5
BV-5 1.8 2.8
Varování BV-1 10.6 14.0
BV-2 9.0 14.0
BV-3 7.1 11.8
BV-4 4.5 7.1
BV-5 4.0 5.6
Vypnutí BV-1 __1) __1)
BV-2 __1) __1)
BV-3 9.0 12.5
BV-4 7.1 11.2
BV-5 5.6 7.1
1) Úroveň vypnutí pro ventilátory kategorií BV-1 a BV-2 je stanovena na základě dlouhodobé analýzy výsledků měření vibrací.
Vibrace nových ventilátorů uváděných do provozu by neměly přesáhnout úroveň "uvedení do provozu". V průběhu provozu ventilátoru se očekává, že se jeho úroveň vibrací bude zvyšovat v důsledku procesů opotřebení a kumulativního účinku ovlivňujících faktorů. Takové zvýšení vibrací je obecně přirozené a nemělo by vyvolávat obavy, dokud nedosáhne "výstražné" úrovně.
Po dosažení "výstražné" úrovně vibrací je nutné prozkoumat příčiny zvýšených vibrací a stanovit opatření k jejich snížení. Provoz ventilátoru v tomto stavu by měl být pod stálým dohledem a měl by být omezen na dobu potřebnou k určení opatření k odstranění příčin zvýšených vibrací.
Pokud úroveň vibrací dosáhne úrovně "vypnutí", je třeba okamžitě přijmout opatření k odstranění příčin zvýšených vibrací, jinak je třeba ventilátor zastavit. Odkládání uvedení úrovně vibrací na přijatelnou úroveň může vést k poškození ložisek, prasklinám v rotoru a v místech svařování skříně ventilátoru, což může v konečném důsledku vést ke zničení ventilátoru.
Při posuzování vibračního stavu ventilátoru je nezbytné sledovat změny úrovně vibrací v průběhu času. Náhlá změna úrovně vibrací signalizuje nutnost okamžité kontroly ventilátoru a provedení opatření údržby. Při sledování změn vibrací by se neměly brát v úvahu přechodné procesy způsobené například výměnou maziva nebo postupy údržby.

Vliv postupu shromáždění

Kromě kol obsahují ventilátory i další rotující prvky, které mohou ovlivnit úroveň vibrací ventilátoru: hnací řemenice, řemeny, spojky, rotory motorů nebo jiná hnací zařízení. Pokud podmínky zakázky vyžadují dodávku ventilátoru bez hnacího zařízení, může být pro výrobce nepraktické provádět montážní zkoušky ke stanovení úrovně vibrací. V takovém případě, i když výrobce vyvážil kolo ventilátoru, není jistota, že ventilátor bude pracovat bez problémů, dokud nebude hřídel ventilátoru připojena k pohonu a celé zařízení nebude během uvádění do provozu testováno na vibrace.
Po montáži je obvykle nutné dodatečné vyvážení, aby se úroveň vibrací snížila na přijatelnou úroveň. U všech nových ventilátorů kategorií BV-3, BV-4 a BV-5 se doporučuje před uvedením do provozu změřit vibrace u smontovaného stroje. Tím se stanoví základní hodnota a nastíní se další opatření pro údržbu.
Výrobci ventilátorů neodpovídají za vliv dílů pohonu instalovaných po továrním testování na vibrace.

Nástroje pro měření vibrací a kalibraci

Nástroje pro měření
Použité měřicí přístroje a vyvažovací stroje musí být ověřeny a splňovat požadavky úlohy. Interval mezi ověřeními je určen doporučením výrobce měřicích (zkušebních) nástrojů. Stav měřicích nástrojů musí zajišťovat jejich normální provoz po celou dobu testování.
Pracovníci pracující s měřicími nástroji musí mít dostatečné dovednosti a zkušenosti, aby dokázali odhalit případné poruchy a zhoršení kvality měřicích nástrojů.
Kalibrace
Všechny měřicí přístroje musí být kalibrovány podle norem. Složitost kalibračního postupu se může lišit od jednoduché fyzické kontroly až po kalibraci celého systému. Pro kalibraci měřicích nástrojů lze použít i korekční hmoty používané ke stanovení zbytkové nevyváženosti podle normy ISO 1940-1.

Dokumentace

Vyvažování
Na vyžádání, pokud je to stanoveno ve smluvních podmínkách, může být zákazníkovi poskytnut protokol o zkoušce vyvážení ventilátoru, který doporučujeme doplnit o následující informace:
- Název výrobce vyvažovacího stroje, číslo modelu;
- Typ instalace rotoru: mezi podpěrami nebo konzolově;
- Metoda vyvažování: statická nebo dynamická;
- Hmotnost rotujících částí sestavy rotoru;
- Zbytková nevyváženost v každé rovině korekce;
- Přípustná zbytková nevyváženost v každé rovině korekce;
- Třída přesnosti vyvažování;
- Kritéria přijetí: přijato/odmítnuto;
- Vyrovnávací certifikát (je-li třeba).
Vibrace
Na vyžádání, pokud je to stanoveno ve smluvních podmínkách, může být zákazníkovi poskytnut protokol o vibrační zkoušce ventilátoru, který doporučujeme doplnit o následující informace:
- Použité nástroje měření;
- Způsob upevnění snímače vibrací;
- Provozní parametry ventilátoru (průtok vzduchu, tlak, výkon);
- Frekvence otáčení ventilátoru;
- Typ podpory: pevná nebo poddajná;
- Měřené vibrace:
1) Poloha snímače vibrací a měřicí osy,
2) Měřicí jednotky a referenční úrovně vibrací,
3) Frekvenční rozsah měření (úzké nebo široké frekvenční pásmo);
- Přípustná úroveň (úrovně) vibrací;
- Naměřená úroveň (úrovně) vibrací;
- Kritéria přijetí: přijato/odmítnuto;
- Certifikát o úrovni vibrací (pokud je to nutné).

ZPŮSOBY VYVAŽOVÁNÍ VENTILÁTORŮ NA VYVAŽOVACÍM STROJI

B.1. Ventilátor s přímým pohonem
B.1.1. Obecná ustanovení
Kolo ventilátoru, které se při montáži montuje přímo na hřídel motoru, by mělo být vyváženo podle stejného pravidla pro zohlednění vlivu drážkování jako hřídel motoru.
Motory z předchozích let výroby mohly být vyváženy pomocí plné drážky. V současné době se hřídele motorů vyvažují pomocí poloviční drážky, jak předepisuje norma ISO 31322, a označují se písmenem H (viz ISO 31322).
B.1.2. Motory vyvážené s plnou dráhou
Kolo ventilátoru namontované na hřídeli motoru vyvážené s plnou drážkou by mělo být vyváženo bez klíče na kuželovém trnu.
B.1.3. Motory vyvážené s poloviční klíčovou dráhou
U kola ventilátoru namontovaného na hřídeli motoru vyváženého poloviční dráhou jsou možné následující možnosti:
a) pokud má kolo ocelový náboj, vyřízněte do něj po vyvážení drážku;
b) vyvážení na kuželovém trnu s polovičním klíčem vloženým do drážky;
c) vyvážení na trnu s jednou nebo více drážkami (viz B.3) s použitím plných per.
B.2. Ventilátory poháněné jinou hřídelí
Pokud je to možné, měly by být všechny rotující prvky, včetně hřídele ventilátoru a řemenice, vyváženy jako jeden celek. Pokud to není praktické, mělo by se vyvážení provést na trnu (viz B.3) za použití stejného pravidla pro započítávání drážek jako u hřídele.
B.3. Arbor
Třmen, na kterém je kolo ventilátoru namontováno při vyvažování, musí splňovat následující požadavky:
a) být co nejlehčí;
b) být ve vyváženém stavu, který je zajištěn vhodnou údržbou a pravidelnými kontrolami;
c) přednostně kuželové, aby se snížily chyby spojené s excentricitou vyplývající z tolerancí rozměrů otvoru v náboji a trnu. Je-li trn kuželový, měla by se při výpočtech nevyváženosti zohlednit skutečná poloha korekčních rovin vzhledem k ložiskům.
Pokud je nutné použít válcový trn, měl by mít vyříznutou drážku, do které se vloží plný klíč pro přenos točivého momentu z trnu na kolo ventilátoru.
Další možností je vyříznout dvě drážky na opačných koncích průměru hřídele, což umožňuje použití metody obráceného vyvažování. Tato metoda zahrnuje následující kroky. Nejprve změřte nevyváženost kola vložením plného klíče do jedné drážky a polovičního klíče do druhé. Poté otočte kolo o 180° vzhledem k trnu a znovu změřte jeho nevyváženost. Rozdíl mezi oběma hodnotami nevyváženosti je způsoben zbytkovou nevyvážeností trnu a univerzálního hnacího kloubu. Chcete-li získat skutečnou hodnotu nevyváženosti rotoru, odečtěte polovinu rozdílu těchto dvou měření.

ZDROJE VIBRACÍ VENTILÁTORU

Ventilátor má mnoho zdrojů vibrací a vibrace při určitých frekvencích mohou přímo souviset se specifickými konstrukčními vlastnostmi stroje. Tato příloha se zabývá pouze nejběžnějšími zdroji vibrací pozorovanými u většiny typů ventilátorů. Obecně platí, že jakákoli vůle v nosném systému způsobuje zhoršení vibračního stavu ventilátoru.

Nerovnováha ventilátoru

Jedná se o primární zdroj vibrací ventilátoru, který se vyznačuje přítomností složky vibrací na frekvenci otáčení (první harmonická). Příčinou nevyváženosti je to, že osa rotující hmoty je excentrická nebo šikmá vůči ose otáčení. To může být způsobeno nerovnoměrným rozložením hmoty, součtem tolerancí rozměrů otvoru v náboji a hřídele, ohybem hřídele nebo kombinací těchto faktorů. Vibrace způsobené nevyvážeností působí především v radiálním směru.
Dočasné ohnutí hřídele může být důsledkem nerovnoměrného mechanického ohřevu - v důsledku tření mezi rotujícími a stacionárními prvky - nebo elektrického charakteru. Trvalé ohnutí může být důsledkem změn vlastností materiálu nebo nesprávného nastavení hřídele a kola ventilátoru, pokud jsou ventilátor a motor namontovány samostatně.
Během provozu může dojít ke zvýšení nevyváženosti kola ventilátoru v důsledku usazování částic ze vzduchu. Při provozu v agresivním prostředí může dojít k nevyváženosti v důsledku nerovnoměrné eroze nebo koroze kola.
Nevyváženost lze odstranit dodatečným vyvážením v příslušných rovinách, ale před provedením vyvažovacího postupu je třeba identifikovat zdroje nevyváženosti, odstranit je a zkontrolovat vibrační stabilitu stroje.

Nesouosost ventilátoru a motoru

K této závadě může dojít, pokud jsou hřídele motoru a ventilátoru spojeny řemenovým pohonem nebo pružnou spojkou. Nesouosost lze někdy identifikovat podle charakteristických složek frekvence vibrací, obvykle první a druhé harmonické frekvence otáčení. V případě rovnoběžného nesouososti hřídelů dochází k vibracím především v radiálním směru, zatímco pokud se hřídele protínají pod úhlem, mohou převládat podélné vibrace.
Pokud jsou hřídele spojeny pod úhlem a jsou použity tuhé spojky, začnou ve stroji působit střídavé síly, které způsobují zvýšené opotřebení hřídelí a spojek. Tento efekt lze výrazně omezit použitím pružných spojek.

Vibrace ventilátoru způsobené aerodynamickým buzením

Vibrace mohou být způsobeny interakcí kola ventilátoru se stacionárními prvky konstrukce, jako jsou vodicí lopatky, motor nebo ložiskové podpěry, nesprávnými hodnotami mezer nebo nesprávně navrženými konstrukcemi sání a výfuku vzduchu. Charakteristickým rysem těchto zdrojů je výskyt periodických vibrací spojených s frekvencí otáčení kola na pozadí náhodných výkyvů v interakci lopatek kola se vzduchem. Vibrace lze pozorovat na harmonické frekvenci lopatek, která je součinem frekvence otáčení kola a počtu lopatek kola.
Aerodynamická nestabilita proudu vzduchu, způsobená jeho odtržením od povrchu lopatek a následnou tvorbou vírů, způsobuje širokopásmové vibrace, jejichž tvar spektra se mění v závislosti na zatížení ventilátoru.
Aerodynamický hluk se vyznačuje tím, že nesouvisí s frekvencí otáčení kola a může se vyskytovat při subharmonických frekvencích frekvence otáčení (tj. při frekvencích nižších než frekvence otáčení). V tomto případě lze pozorovat výrazné vibrace skříně ventilátoru a potrubí.
Pokud je aerodynamický systém ventilátoru špatně přizpůsoben jeho vlastnostem, může v něm dojít k prudkým nárazům. Tyto nárazy jsou snadno rozlišitelné sluchem a jsou přenášeny jako impulsy do nosného systému ventilátoru.
Pokud výše uvedené příčiny vedou k vibracím lopatek, lze jejich povahu zkoumat instalací senzorů v různých částech konstrukce.

Vibrace ventilátoru způsobené vířením olejové vrstvy

Víry, které se mohou vyskytovat v mazací vrstvě kluzných ložisek, jsou pozorovány při charakteristické frekvenci mírně nižší než frekvence otáčení rotoru, pokud ventilátor nepracuje při otáčkách přesahujících první kritické. V druhém případě se nestabilita olejového klínu projeví při první kritické rychlosti a někdy se tento jev nazývá rezonanční víření.

Zdroje vibrací ventilátorů elektrické přírody

Nerovnoměrné zahřívání rotoru motoru může způsobit jeho ohnutí, což vede k nevyváženosti (projevující se na první harmonické).
V případě asynchronního motoru indikuje přítomnost složky s frekvencí rovnou frekvenci otáčení vynásobené počtem rotorových desek závady týkající se statorových desek a naopak složky s frekvencí rovnou frekvenci otáčení vynásobené počtem rotorových desek indikují závady týkající se rotorových desek.
Mnoho vibračních prvků elektrické povahy se vyznačuje tím, že po vypnutí napájení okamžitě zmizí.

Vibrace ventilátoru způsobené buzením řemenového pohonu

Obecně existují dva typy problémů souvisejících s řemenovými pohony: když je provoz pohonu ovlivněn vnějšími závadami a když jsou závady v samotném řemenu.
V prvním případě řemen sice vibruje, ale je to způsobeno silami z jiných zdrojů, takže výměna řemene nepřinese požadované výsledky. Obvyklými zdroji těchto sil jsou nevyváženost hnacího systému, excentricita řemenice, nesouosost a uvolněné mechanické spoje. Před výměnou řemenů by proto měla být provedena analýza vibrací, aby se identifikoval zdroj buzení.
Pokud řemeny reagují na vnější silové působení, bude jejich vibrační frekvence s největší pravděpodobností stejná jako budicí frekvence. V tomto případě lze budicí frekvenci určit pomocí stroboskopické lampy a nastavit ji tak, aby se pás ve světle lampy jevil jako nehybný.
V případě pohonu s více řemeny může nerovnoměrné napnutí řemene vést k výraznému zvýšení přenášených vibrací.
Případy, kdy jsou zdrojem vibrací samotné řemeny, souvisejí s jejich fyzickými vadami: prasklinami, tvrdými a měkkými místy, nečistotami na povrchu řemene, chybějícím materiálem na jeho povrchu atd. U klínových řemenů způsobují změny jejich šířky pojíždění řemene nahoru a dolů po dráze řemenice, což způsobuje vibrace v důsledku změny jeho napnutí.
Pokud je zdrojem vibrací samotný řemen, jsou frekvence vibrací obvykle harmonické frekvence otáčení řemene. V konkrétním případě bude budicí frekvence záviset na povaze závady a počtu řemenic, včetně napínacích.
V některých případech může být amplituda vibrací nestabilní. To platí zejména pro pohony s více řemeny.
Mechanické a elektrické závady jsou zdrojem vibrací, které se následně mění na hluk šířený vzduchem. Mechanický hluk může být spojen s nevyvážeností ventilátoru nebo motoru, hlukem ložisek, seřízením os, vibracemi stěn potrubí a panelů skříně, vibracemi lopatek tlumičů, vibracemi lopatek, tlumičů, potrubí a podpěr, jakož i přenosem mechanických vibrací konstrukcí. Elektrický hluk souvisí s různými formami přeměny elektrické energie: 1) Magnetické síly jsou určeny hustotou magnetického toku, počtem a tvarem pólů a geometrií vzduchové mezery; 2) Náhodný elektrický hluk je určen kartáči, oblouky, elektrickými jiskrami atd.
Aerodynamický hluk může být spojen s tvorbou vírů, pulzací tlaku, odporem vzduchu atd. a může mít širokopásmový i úzkopásmový charakter. Širokopásmový hluk může být způsoben: a) lopatkami, tlumiči a jinými překážkami v dráze proudění vzduchu; b) otáčením ventilátoru jako celku, řemeny, štěrbinami atd.; c) náhlými změnami směru proudění vzduchu nebo průřezu potrubí, rozdíly v rychlostech proudění, rozdělením proudění v důsledku mezních jevů, účinky stlačování proudění atd. Úzkopásmový hluk může být způsoben: a) rezonancemi (efekt varhanní píšťaly, vibrace strun, panelů, konstrukčních prvků atd.); b) tvorbou vírů na ostrých hranách (buzení vzduchového sloupce); c) rotacemi (efekt sirény, štěrbiny, otvory, drážky na rotujících částech).
Nárazy vznikající při kontaktu různých mechanických prvků konstrukce vytvářejí hluk podobný hluku úderu kladiva, hromové rány, rezonující prázdné krabice apod. Rázové zvuky lze slyšet od nárazů zubů ozubených kol a klapání vadných řemenů. Rázové impulsy mohou být tak prchavé, že k rozlišení periodických rázových impulsů od přechodných procesů je zapotřebí speciální vysokorychlostní záznamové zařízení. V oblasti, kde se vyskytuje mnoho rázových impulsů, vzniká superpozicí jejich špiček efekt stálého hučení.

Závislost vibrací na typu podpěry ventilátoru

Správná volba podpěry ventilátoru nebo konstrukce základu je nezbytná pro jeho bezproblémový a bezporuchový provoz. Pro zajištění vyrovnání rotujících součástí při instalaci ventilátoru, motoru a dalších pohonných zařízení se používá ocelový rám nebo železobetonový základ. Někdy vede snaha ušetřit na konstrukci podpěr k tomu, že není možné dodržet požadované vyrovnání součástí stroje. To je nepřípustné zejména v případech, kdy jsou vibrace citlivé na změny souososti, zejména u strojů sestávajících z oddělených částí spojených kovovými spojovacími prvky.
Na vibrace ventilátoru a motoru může mít vliv také základ, na kterém je základna položena. Pokud je vlastní frekvence základu blízká frekvenci otáčení ventilátoru nebo motoru, bude základ při provozu ventilátoru rezonovat. To lze zjistit měřením vibrací v několika bodech na základu, okolní podlaze a podpěrách ventilátoru. V rezonančních podmínkách často vertikální složka vibrací výrazně převyšuje horizontální. Vibrace lze tlumit ztužením základu nebo zvýšením jeho hmotnosti. I když se odstraní nevyváženost a nesouosost, což umožní snížit silové působení, mohou stále existovat významné vibrační předpoklady. To znamená, že pokud se ventilátor spolu se svým podstavcem blíží rezonanci, bude dosažení přijatelných hodnot vibrací vyžadovat přesnější vyvažování a přesnější nastavení hřídele, než se u takových strojů obvykle vyžaduje. Tato situace je nežádoucí a je třeba jí zabránit zvýšením hmotnosti a/nebo tuhosti podpěry nebo betonového bloku.

Příručka pro monitorování stavu a diagnostiku vibrací

Hlavním principem monitorování stavu vibrací stroje (dále jen stav) je sledování výsledků správně naplánovaných měření s cílem identifikovat trend zvyšování úrovně vibrací a posoudit jej z hlediska možných problémů. Monitorování je použitelné v situacích, kdy se poškození vyvíjí pomalu a zhoršování stavu mechanismu se projevuje měřitelnými fyzikálními příznaky.
Vibrace ventilátoru, které jsou důsledkem vzniku fyzických závad, lze sledovat v určitých intervalech, a pokud je zjištěno zvýšení úrovně vibrací, lze zvýšit frekvenci pozorování a provést podrobnou analýzu stavu. V tomto případě lze na základě analýzy frekvence vibrací identifikovat příčiny změn vibrací, což umožňuje stanovit potřebná opatření a naplánovat jejich realizaci dlouho předtím, než se poškození stane závažným. Obvykle se opatření považují za nezbytná, pokud se úroveň vibrací zvýší 1,6krát nebo o 4 dB oproti výchozí úrovni.
Program monitorování stavu se skládá z několika fází, které lze stručně formulovat následovně:
a) zjistěte stav ventilátoru a určete základní úroveň vibrací (může se lišit od úrovně získané při továrních testech v důsledku různých způsobů instalace atd.);
b) vyberte body měření vibrací;
c) určení frekvence pozorování (měření);
d) stanovit postup registrace informací;
e) stanovit kritéria pro hodnocení vibračního stavu ventilátoru, mezní hodnoty absolutních vibrací a změn vibrací, shrnout zkušenosti z provozu podobných strojů.
Vzhledem k tomu, že ventilátory obvykle pracují bez problémů při otáčkách, které se neblíží kritickým, neměla by se úroveň vibrací při mírných změnách otáček nebo zatížení výrazně měnit, ale je důležité si uvědomit, že pokud ventilátor pracuje s proměnnými otáčkami, platí stanovené mezní hodnoty vibrací pro maximální provozní otáčky. Pokud nelze dosáhnout maximální rychlosti otáčení v rámci stanovené mezní hodnoty vibrací, může to znamenat přítomnost závažného problému a vyžadovat zvláštní šetření.
Některá diagnostická doporučení uvedená v dodatku C vycházejí ze zkušeností s provozem ventilátorů a jsou určena k postupnému použití při analýze příčin zvýšených vibrací.
Pro kvalitativní posouzení vibrací konkrétního ventilátoru a stanovení pokynů pro další opatření lze použít hranice vibračních zón stanovené normou ISO 10816-1.
Očekává se, že u nových ventilátorů budou hladiny vibrací nižší než mezní hodnoty uvedené v tabulce 3. Tyto hodnoty odpovídají hranici zóny A podmínek vibrací podle normy ISO 10816-1. Doporučené hodnoty pro výstražné úrovně a úrovně vypnutí jsou stanoveny na základě analýzy informací shromážděných o konkrétních typech ventilátorů.
INFORMACE O DODRŽOVÁNÍ PŘEDPISŮ
REFERENČNÍ MEZINÁRODNÍ NORMY POUŽITÉ V TÉTO NORMĚ JAKO NORMATIVNÍ ODKAZY.
Tabulka H.1
Určení referenční mezistátní normy
Označení a název referenční mezinárodní normy a podmíněné označení jejího stupně shody s referenční mezistátní normou
ISO 1940-1-2007
ISO 1940-1:1986. Vibrace. Požadavky na kvalitu vyvážení tuhých rotorů. Část 1. Stanovení přípustné nevyváženosti (IDT)
ISO 5348-2002
ISO 5348:1999. Vibrace a rázy. Mechanická montáž akcelerometrů (IDT)
ISO 7919-1-2002
ISO 7919-1:1996. Vibrace nerecyklovacích strojů. Měření na rotujících hřídelích a kritéria hodnocení. Část 1. Obecné pokyny (IDT)
ISO 10816-1-97
ISO 10816-1:1995. Vibrace. Hodnocení stavu stroje měřením vibrací na nerotujících částech. Část 1. Obecné pokyny (IDT)
ISO 10816-3-2002
ISO 10816-3:1998. Vibrace. Hodnocení stavu stroje měřením vibrací na nerotujících částech. Část 3. Průmyslové stroje se jmenovitým výkonem vyšším než 15 kW a jmenovitými otáčkami 120 až 15 000 ot/min, měření in-situ (IDT)
ISO 10921-90
ISO 5801:1997. Průmyslové ventilátory. Zkoušení výkonu pomocí normalizovaných potrubí (NEQ)
ISO 19534-74
ISO 1925:2001. Vibrace. Vyvažování. Slovník (NEQ)
ISO 24346-80
ISO 2041:1990. Vibrace a rázy. Slovník (NEQ)
ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)
ISO 8821:1989. Vibrace. Vyvažování. Pokyny pro zohlednění vlivu dráhy klíče při vyvažování hřídelí a montovaných dílů (MOD)
ISO 31351-2007 (ISO 14695:2003)
ISO 14695:2003. Průmyslové ventilátory. Metody měření vibrací (MOD)
Poznámka: V této tabulce jsou použita následující podmíněná označení stupně shody normy: IDT - shodné normy;
Kategorie: PříkladOběžné kolo

0 Komentáře

Napsat komentář

Zástupce avatara
cs_CZCzech
cs_CZCzech en_USEnglish bg_BGBulgarian zh_CNChinese hrCroatian da_DKDanish nl_NLDutch etEstonian fiFinnish fr_FRFrench de_DEGerman elGreek hu_HUHungarian id_IDIndonesian it_ITItalian jaJapanese ko_KRKorean lvLatvian lt_LTLithuanian nb_NONorwegian pl_PLPolish pt_BRPortuguese (Brazil) pt_PTPortuguese (Portugal) ro_RORomanian ru_RURussian sk_SKSlovak sl_SISlovenian es_ESSpanish sv_SESwedish tr_TRTurkish ukUkrainian