Портативный балансировочный станок и виброанализатор Balanset-1A

€1,751.00

Балансет-1А оснащен 2 каналами и предназначен для динамической балансировки в двух плоскостях. Это делает его пригодным для широкого спектра применений, включая дробилки, вентиляторы, мульчеры, шнеки комбайнов, валы, центрифуги, турбины и многие другие. Его универсальность Читать далее...

Артикул: BS-1

Категория: Устройства

Балансировка вентилятора

(Информация взята из ISO 31350-2007 ВИБРАЦИЯ. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДИМОЙ ВИБРАЦИИ И КАЧЕСТВУ БАЛАНСИРОВКИ)

Вибрация, производимая вентилятором, является одной из его важнейших технических характеристик. Она свидетельствует о качестве конструкции и изготовления изделия. Повышенная вибрация может свидетельствовать о неправильном монтаже вентилятора, ухудшении его технического состояния и т.д. Поэтому вибрацию вентилятора обычно измеряют во время приемо-сдаточных испытаний, при монтаже перед вводом в эксплуатацию, а также при выполнении программы мониторинга состояния оборудования. Данные о вибрации вентилятора также используются при проектировании его опор и связанных с ними систем (воздуховодов). Измерения вибрации обычно проводятся при открытых всасывающем и нагнетательном отверстиях, однако следует отметить, что вибрация вентилятора может значительно изменяться при изменении аэродинамики воздушного потока, скорости вращения и других характеристик.

ISO 10816-1-97, ISO 10816-3-2002 и ISO 31351-2007 устанавливают методы измерений и определяют места установки датчиков вибрации. Если измерения вибрации проводятся для оценки ее воздействия на воздуховод или основание вентилятора, то точки измерения выбираются соответствующим образом.

Измерения вибрации вентилятора могут быть дорогостоящими, и иногда их стоимость значительно превышает стоимость производства самого изделия. Поэтому любые ограничения на значения отдельных дискретных компонентов вибрации или параметров вибрации в частотных диапазонах следует вводить только в том случае, если превышение этих значений свидетельствует о неисправности вентилятора. Количество точек измерения вибрации также должно быть ограничено в зависимости от предполагаемого использования результатов измерений. Обычно для оценки вибрационного состояния вентилятора достаточно измерить вибрацию на опорах вентилятора.

Основание - это то, на чем крепится вентилятор и что обеспечивает ему необходимую опору. Масса и жесткость основания подбираются таким образом, чтобы предотвратить усиление передаваемой через него вибрации.

Опоры бывают двух типов:

совместимая опора: Система опоры вентилятора, спроектированная таким образом, что первая собственная частота опоры значительно ниже рабочей частоты вращения вентилятора. При определении степени податливости опоры следует учитывать наличие упругих вставок между вентилятором и опорной конструкцией. Податливость опоры обеспечивается путем подвешивания вентилятора на пружинах или установки опоры на упругие элементы (пружины, резиновые изоляторы и т.д.). Собственная частота колебаний системы подвес - вентилятор обычно не превышает 25% частоты, соответствующей минимальной скорости вращения испытуемого вентилятора.
жесткая опора: Система опоры вентилятора, сконструированная таким образом, чтобы первая собственная частота опоры была значительно выше рабочей частоты вращения. Жесткость основания вентилятора является относительной. Ее следует рассматривать в сравнении с жесткостью подшипников машины. Отношение вибрации корпуса подшипника к вибрации основания характеризует влияние податливости основания. Основание можно считать жестким и достаточно массивным, если амплитуда вибрации основания (в любом направлении) вблизи ног или опорной рамы машины составляет менее 25% от максимального результата измерения вибрации, полученного на ближайшей опоре подшипника (в любом направлении).

Поскольку масса и жесткость временного основания, на которое устанавливается вентилятор при заводских испытаниях, может значительно отличаться от условий установки на месте эксплуатации, предельные значения заводских условий распространяются на узкополосную вибрацию в диапазоне частот вращения, а при испытаниях вентилятора на месте эксплуатации - на широкополосную вибрацию, определяющую общее вибрационное состояние машины. Место эксплуатации - это окончательное место установки вентилятора, для которого определяются условия эксплуатации.

Категории вентиляторов (BV-категории)

Вентиляторы классифицируются на основе характеристик их предполагаемого использования, классов точности балансировки и рекомендуемых предельных значений параметров вибрации. Конструкция и назначение вентилятора являются критериями, позволяющими классифицировать многие типы вентиляторов в соответствии с допустимыми значениями дисбаланса и уровнями вибрации (BV-категории).

В таблице 1 представлены категории, к которым можно отнести вентиляторы в зависимости от условий их применения, с учетом допустимых значений дисбаланса и уровня вибрации. Категория вентилятора определяется производителем.

Таблица 1 - Категории вентиляторов

Условия применения	Примеры	Потребляемая мощность, кВт	BV-категория
Жилые и офисные помещения	Потолочные и чердачные вентиляторы, оконные кондиционеры	≤ 0.15	BV-1
Жилые и офисные помещения	Потолочные и чердачные вентиляторы, оконные кондиционеры	> 0.15	BV-2
Здания и сельскохозяйственные помещения	Вентиляторы для систем вентиляции и кондиционирования воздуха; Вентиляторы в серийном оборудовании	≤ 3.7	BV-2
Здания и сельскохозяйственные помещения		> 3.7	BV-3
Промышленные процессы и производство электроэнергии	Вентиляторы в закрытых помещениях, шахтах, конвейерах, бойлерах, аэродинамических трубах, системах газоочистки	≤ 300	BV-3
Промышленные процессы и производство электроэнергии		> 300	см. ISO 10816-3
Транспорт, включая морские суда	Любители локомотивов, грузовиков и автомобилей	≤ 15	BV-3
Транспорт, включая морские суда	Любители локомотивов, грузовиков и автомобилей	> 15	BV-4
Туннели	Вентиляторы для вентиляции метро, туннелей, гаражей	≤ 75	BV-3
		> 75	BV-4
		Любой	BV-4
Нефтехимическое производство	Вентиляторы для удаления опасных газов, а также используемые в других технологических процессах	≤ 37	BV-3
Нефтехимическое производство		> 37	BV-4
Производство компьютерных чипов	Вентиляторы для создания чистых помещений	Любой	BV-5
Примечания 1 В настоящем стандарте рассматриваются только вентиляторы мощностью менее 300 кВт. Оценка вибрации вентиляторов большей мощности производится в соответствии с ISO 10816-3. Однако электродвигатели стандартных серий могут иметь номинальную мощность до 355 кВт. Вентиляторы с такими электродвигателями следует принимать в соответствии с настоящим стандартом. 2 Таблица 1 не распространяется на низкоскоростные легкие осевые вентиляторы большого диаметра (обычно от 2800 до 12500 мм), используемые в теплообменниках, градирнях и т.д. Класс точности балансировки для таких вентиляторов должен быть G16, а категория вентилятора - BV-3

При покупке отдельных элементов ротора (колеса или крыльчатки) для последующей установки на вентилятор следует руководствоваться классом точности балансировки этих элементов (см. таблицу 2), а при покупке вентилятора в целом - результатами заводских вибрационных испытаний (таблица 4) и вибрации на месте эксплуатации (таблица 5). Обычно эти характеристики согласованы, поэтому выбор вентилятора может быть сделан на основе его BV-категории.

Категория, указанная в таблице 1, является типичной для обычного использования вентиляторов, но в обоснованных случаях заказчик может запросить вентилятор другой BV-категории. Рекомендуется указывать категорию BV вентилятора, класс точности балансировки и допустимые уровни вибрации в договоре на поставку оборудования.

Между заказчиком и производителем может быть заключено отдельное соглашение об условиях установки вентилятора, чтобы при заводских испытаниях собранного вентилятора учитывались планируемые условия установки на месте эксплуатации. При отсутствии такого соглашения не существует ограничений по типу основания (жесткое или податливое) для заводских испытаний.

Балансировка вентилятора

Общие положения

Производитель вентиляторов несет ответственность за балансировку вентиляторов согласно соответствующему нормативному документу. Настоящий стандарт основан на требованиях ISO 1940-1. Балансировка обычно выполняется на высокочувствительных, специально разработанных балансировочных станках, позволяющих точно оценить остаточный дисбаланс.

Классы точности балансировки вентилятора

Классы точности балансировки колес вентиляторов применяются в соответствии с таблицей 2. Производитель вентилятора может выполнить балансировку для нескольких элементов в сборе, которые могут включать в себя, помимо колеса, вал, муфту, шкив и т. д. Кроме того, балансировка может потребоваться для отдельных элементов сборки.

Таблица 2 - Классы точности балансировки

Категория вентиляторов	Класс точности балансировки ротора (колеса)
BV-1	G16
BV-2	G16
BV-3	G6.3
BV-4	G2.5
BV-5	G1.0
Примечание: К вентиляторам категории BV-1 могут относиться вентиляторы малых размеров массой менее 224 г, для которых трудно обеспечить заданную точность балансировки. В этом случае равномерность распределения массы относительно оси вращения вентилятора должна быть обеспечена технологией изготовления.

Измерение вибрации вентилятора

Требования к измерениям

Общие положения

На рисунках 1 - 4 показаны некоторые возможные точки и направления измерений на каждом подшипнике вентилятора. Значения, приведенные в таблице 4, относятся к измерениям в направлении, перпендикулярном оси вращения. Количество и расположение точек измерения как для заводских испытаний, так и для измерений на месте определяются по усмотрению производителя или по согласованию с заказчиком. Рекомендуется проводить измерения на подшипниках вала колеса вентилятора (крыльчатки). Если это невозможно, датчик следует устанавливать в таком месте, где обеспечивается кратчайшее механическое соединение между ним и подшипником. Датчик не следует устанавливать на незакрепленных панелях, корпусе вентилятора, элементах ограждения или других местах, не связанных непосредственно с подшипником (результаты таких измерений могут быть использованы, но не для оценки вибрационного состояния вентилятора, а для получения информации о вибрации, передаваемой на воздуховод или основание - см. ISO 31351 и ISO 5348.

Рисунок 1. Расположение трехкоординатного датчика для горизонтально установленного осевого вентилятора

Рисунок 2. Расположение трехкоординатного датчика для радиального вентилятора с одним всасыванием

Рисунок 3. Расположение трехкоординатного датчика для радиального вентилятора с двойным всасыванием

Рисунок 4. Расположение трехкоординатного датчика для вертикально установленного осевого вентилятора

Измерения в горизонтальном направлении должны проводиться под прямым углом к оси вала. Измерения в вертикальном направлении должны проводиться под прямым углом к горизонтальному направлению измерений и перпендикулярно валу вентилятора. Измерения в продольном направлении должны проводиться параллельно оси вала.

Измерения с помощью датчиков инерционного типа

Все значения вибрации, указанные в настоящем стандарте, относятся к измерениям, выполненным с помощью датчиков инерционного типа, сигнал которых воспроизводит движение корпуса подшипника.

В качестве датчиков могут использоваться либо акселерометры, либо датчики скорости. Особое внимание следует уделить правильному креплению датчиков: без зазоров на опорной поверхности, без раскачиваний и резонансов. Размер и масса датчиков и системы крепления не должны быть чрезмерно большими, чтобы избежать значительных изменений в измеряемой вибрации. Суммарная погрешность, обусловленная способом крепления датчиков и калибровкой измерительной системы, не должна превышать +/- 10% от измеряемой величины.

Измерения с помощью бесконтактных датчиков

По согласованию между пользователем и производителем могут быть установлены требования к максимально допустимому смещению вала (см. ISO 7919-1) в подшипниках скольжения. Соответствующие измерения могут проводиться с помощью бесконтактных датчиков.

В этом случае измерительная система определяет смещение поверхности вала относительно корпуса подшипника. Очевидно, что допустимая амплитуда смещений не должна превышать величину зазора в подшипнике. Величина зазора зависит от размера и типа подшипника, нагрузки (радиальной или осевой) и направления измерения (некоторые конструкции подшипников имеют эллиптическое отверстие, для которого зазор в горизонтальном направлении больше, чем в вертикальном). Многообразие факторов, которые необходимо учитывать, не позволяет установить единые предельные значения смещения вала, но некоторые рекомендации представлены в таблице 3. Значения, приведенные в этой таблице, представляют собой процент от общей величины радиального зазора в подшипнике в каждом направлении.

Таблица 3 - Максимальное относительное смещение вала в подшипнике

Вибрационное состояние вентилятора	Максимальное рекомендуемое смещение, в процентах от величины зазора (вдоль любой оси)
Ввод в эксплуатацию/Удовлетворительное состояние	Менее 25%
Внимание	+50%
Выключение	+70%
1) Значения радиального и осевого зазора для конкретного подшипника следует получить у его поставщика.

Приведенные значения учитывают "ложные" смещения поверхности вала. Эти "ложные" смещения появляются в результатах измерений, поскольку, помимо вибрации вала, на них влияют механические биения, если вал изогнут или имеет некруглую форму. При использовании бесконтактного датчика результаты измерений также будут включать электрические биения, определяемые магнитными и электрическими свойствами материала вала в точке измерения. Считается, что при вводе в эксплуатацию и последующей нормальной работе вентилятора диапазон суммы механических и электрических биений в точке измерения не должен превышать большего из двух значений: 0,0125 мм или 25% от измеренного значения перемещения. Биения определяются при медленном вращении вала (со скоростью от 25 до 400 об/мин), когда влияние сил, вызванных дисбалансом, на ротор пренебрежимо мало. Чтобы соблюсти установленный допуск на биение, может потребоваться дополнительная обработка вала. Бесконтактные датчики следует, по возможности, устанавливать непосредственно на корпус подшипника.

Приведенные предельные значения относятся только к вентилятору, работающему в номинальном режиме. Если конструкция вентилятора допускает работу с переменной скоростью вращения, то при других скоростях возможны более высокие уровни вибрации из-за неизбежного влияния резонансов.

Если конструкция вентилятора позволяет изменять положение лопастей относительно потока воздуха на всасывающем отверстии, приведенные значения следует применять для условий с полностью открытыми лопастями. Следует отметить, что срыв воздушного потока, особенно заметный при больших углах наклона лопастей по отношению к потоку всасываемого воздуха, может привести к повышению уровня вибрации.

Система поддержки вентиляторов

Вибрационное состояние вентиляторов после установки определяется с учетом жесткости опоры. Опора считается жесткой, если первая собственная частота системы "вентилятор - опора" превышает скорость вращения. Обычно при монтаже на крупногабаритных бетонных фундаментах опору можно считать жесткой, а при монтаже на виброизоляторах - податливой. Стальная рама, часто используемая для монтажа вентиляторов, может относиться к любому из двух типов опор. В случае сомнений в выборе типа опоры вентилятора можно провести расчеты или испытания для определения первой собственной частоты системы. В некоторых случаях опору вентилятора следует считать жесткой в одном направлении и податливой в другом.

Пределы допустимой вибрации вентилятора при заводских испытаниях

Предельные уровни вибрации, приведенные в таблице 4, относятся к вентиляторам в сборе. Они относятся к узкополосным измерениям виброскорости на подшипниковых опорах для частоты вращения, используемой при заводских испытаниях.

Таблица 4 - Предельные значения вибрации при заводских испытаниях

Категория вентиляторов	Предельная среднеквадратичная виброскорость, мм/с
Категория вентиляторов	Жесткая опора	Поддержка соответствия требованиям
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
Примечания 1 Правила перевода единиц виброскорости в единицы перемещения или ускорения для узкополосной вибрации приведены в приложении A. 2 Значения в данной таблице относятся к номинальной нагрузке и номинальной частоте вращения вентилятора, работающего в режиме с открытыми входными направляющими аппаратами. Предельные значения для других условий нагружения должны быть согласованы между производителем и заказчиком, но рекомендуется, чтобы они не превышали табличные значения более чем в 1,6 раза.

Пределы допустимой вибрации вентилятора при испытаниях на месте

Вибрация любого вентилятора в месте эксплуатации зависит не только от качества его балансировки. Факторы, связанные с установкой, такие как масса и жесткость опорной системы, также оказывают влияние. Поэтому производитель вентилятора не несет ответственности за уровень вибрации вентилятора в месте его эксплуатации, если это не оговорено в контракте.

В таблице 5 приведены рекомендуемые предельные значения (в единицах виброскорости для широкополосной вибрации на корпусах подшипников) для нормальной работы вентиляторов различных категорий.

Таблица 5 - Предельные значения вибрации на рабочей площадке

Вибрационное состояние вентилятора	Категория вентиляторов	Предельная среднеквадратичная виброскорость, мм/с
Вибрационное состояние вентилятора	Категория вентиляторов	Жесткая опора	Поддержка соответствия требованиям
Ввод в эксплуатацию	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
Внимание	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
Выключение	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) Уровень отключения для вентиляторов категорий BV-1 и BV-2 устанавливается на основе долгосрочного анализа результатов измерения вибрации.

Вибрация новых вентиляторов, вводимых в эксплуатацию, не должна превышать уровень "ввода в эксплуатацию". По мере эксплуатации вентилятора ожидается повышение уровня вибрации вследствие процессов износа и совокупного воздействия влияющих факторов. Такое увеличение вибрации в целом естественно и не должно вызывать беспокойства, пока не достигнет "предупредительного" уровня.

При достижении "предупредительного" уровня вибрации необходимо выяснить причины повышенной вибрации и определить меры по ее снижению. Работа вентилятора в таком состоянии должна находиться под постоянным контролем и ограничиваться временем, необходимым для определения мер по устранению причин повышенной вибрации.

Если уровень вибрации достигает уровня "отключения", необходимо немедленно принять меры по устранению причин повышенной вибрации, в противном случае вентилятор должен быть остановлен. Промедление с доведением уровня вибрации до приемлемого уровня может привести к повреждению подшипников, появлению трещин в роторе и в местах сварки корпуса вентилятора, что в конечном итоге приведет к разрушению вентилятора.

При оценке вибрационного состояния вентилятора необходимо отслеживать изменения уровня вибрации с течением времени. Резкое изменение уровня вибрации указывает на необходимость немедленного осмотра вентилятора и принятия мер по техническому обслуживанию. При мониторинге изменений вибрации не следует учитывать переходные процессы, вызванные, например, заменой смазки или процедурами технического обслуживания.

Влияние процедуры ассамблеи

Помимо колес, вентиляторы включают в себя другие вращающиеся элементы, которые могут влиять на уровень вибрации вентилятора: приводные шкивы, ремни, муфты, роторы двигателей или другие приводные устройства. Если по условиям заказа вентилятор должен поставляться без приводного устройства, то для производителя может оказаться нецелесообразным проводить сборочные испытания для определения уровня вибрации. В этом случае, даже если производитель отбалансировал колесо вентилятора, нет уверенности в том, что вентилятор будет работать плавно, пока вал вентилятора не будет соединен с приводом и вся машина не будет проверена на вибрацию при вводе в эксплуатацию.

Обычно после сборки требуется дополнительная балансировка, чтобы снизить уровень вибрации до приемлемого. Для всех новых вентиляторов категорий BV-3, BV-4 и BV-5 рекомендуется измерять уровень вибрации собранной машины перед вводом в эксплуатацию. Это позволит определить базовый уровень и наметить дальнейшие меры по техническому обслуживанию.

Производители вентиляторов не несут ответственности за влияние на вибрацию деталей привода, установленных после заводских испытаний.

Инструменты для измерения вибрации и калибровки

Инструменты для измерения

Используемые измерительные инструменты и балансировочные станки должны быть поверены и соответствовать требованиям задачи. Интервал между поверками определяется рекомендациями производителя измерительных (испытательных) инструментов. Состояние средств измерений должно обеспечивать их нормальную работу в течение всего периода испытаний.

Персонал, работающий с измерительными инструментами, должен обладать достаточными навыками и опытом для обнаружения возможных неисправностей и ухудшения качества измерительных инструментов.

Калибровка

Все измерительные инструменты должны быть откалиброваны в соответствии со стандартами. Сложность процедуры калибровки может варьироваться от простого физического осмотра до калибровки всей системы. Корректирующие массы, используемые для определения остаточного дисбаланса в соответствии с ISO 1940-1, также могут быть использованы для калибровки измерительных инструментов.

Документация

Балансировка

По запросу, если это предусмотрено условиями договора, заказчику может быть предоставлен отчет о балансировочных испытаниях вентилятора, в который рекомендуется включить следующую информацию:
- Название производителя балансировочного станка, номер модели;
- Тип установки ротора: между опорами или консольно;
- Метод балансировки: статический или динамический;
- Масса вращающихся частей ротора в сборе;
- Остаточный дисбаланс в каждой плоскости коррекции;
- Допустимый остаточный дисбаланс в каждой плоскости коррекции;
- Класс точности балансировки;
- Критерии приемлемости: принято/отклонено;
- Сертификат балансировки (при необходимости).

Вибрация

По запросу, если это предусмотрено условиями контракта, заказчику может быть предоставлен отчет о вибрационных испытаниях вентилятора, в который рекомендуется включить следующую информацию:
- Используемые инструменты измерения;
- Способ крепления датчика вибрации;
- Рабочие параметры вентилятора (расход воздуха, давление, мощность);
- Частота вращения вентилятора;
- Тип опоры: жесткая или гибкая;
- Измеренная вибрация:
1) Расположение датчиков вибрации и оси измерения,
2) Единицы измерения и контрольные уровни вибрации,
3) Диапазон измеряемых частот (узкая или широкая полоса частот);
- Допустимый уровень(и) вибрации;
- Измеренный уровень(и) вибрации;
- Критерии приемлемости: принято/отклонено;
- Сертификат уровня вибрации (при необходимости).

МЕТОДЫ БАЛАНСИРОВКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ НА БАЛАНСИРОВОЧНОМ СТАНКЕ

B.1. Вентилятор с прямым приводом

B.1.1. Общие положения

Колесо вентилятора, которое при сборке устанавливается непосредственно на вал двигателя, должно быть отбалансировано по тем же правилам учета эффекта шпоночного паза, что и вал двигателя.

Двигатели предыдущих лет выпуска могли балансироваться с использованием полного шпоночного паза. В настоящее время валы двигателей балансируются с использованием полушпоночного паза, как предписано ISO 31322, и маркируются буквой H (см. ISO 31322).

B.1.2. Двигатели, сбалансированные с полным шпоночным пазом

Колесо вентилятора, установленное на вал двигателя, отбалансированный с полным шпоночным пазом, должно быть отбалансировано без шпонки на конической оправе.

B.1.3. Двигатели, сбалансированные с полуключом

Для колеса вентилятора, установленного на валу двигателя, сбалансированного с полуключом, возможны следующие варианты:
a) если колесо имеет стальную ступицу, после балансировки прорежьте в ней шпоночный паз;
b) балансировка на конической оправке с полуключом, вставленным в шпоночный паз;
c) балансировка на оправе с одним или несколькими шпоночными пазами (см. B.3), используя полные ключи.

B.2. Вентиляторы с приводом от другого вала

По возможности все вращающиеся элементы, включая вал и шкив вентилятора, должны быть отбалансированы как единое целое. Если это нецелесообразно, балансировку следует выполнять на оправе (см. B.3), используя те же правила учета шпоночных пазов, что и для вала.

B.3. Беседка

Оправка, на которую устанавливается колесо вентилятора при балансировке, должна отвечать следующим требованиям:
a) быть как можно легче;
b) находиться в сбалансированном состоянии, обеспечиваемом надлежащим техническим обслуживанием и регулярными проверками;
c) предпочтительно быть конической, чтобы уменьшить погрешности, связанные с эксцентриситетом, возникающим из-за допусков на отверстия в ступице и размеры оправки. Если оправка коническая, то при расчете дисбаланса следует учитывать истинное положение корректирующих плоскостей относительно подшипников.

Если необходимо использовать цилиндрическую оправу, в ней должен быть прорезан шпоночный паз, в который вставляется полный ключ для передачи крутящего момента от оправы к колесу вентилятора.

Другой вариант - нарезать две шпонки на противоположных концах диаметра вала, что позволяет использовать метод обратной балансировки. Этот метод включает в себя следующие шаги. Сначала измерьте дисбаланс колеса, вставив полную шпонку в один шпоночный паз и полушпонку в другой. Затем поверните колесо на 180° относительно оправки и снова измерьте его дисбаланс. Разница между двумя значениями дисбаланса обусловлена остаточным дисбалансом оправки и карданного шарнира. Чтобы получить истинное значение дисбаланса ротора, возьмите половину разницы этих двух измерений.

ИСТОЧНИКИ ВИБРАЦИИ ВЕНТИЛЯТОРА

Существует множество источников вибрации внутри вентилятора, и вибрация на определенных частотах может быть напрямую связана с конкретными конструктивными особенностями машины. В данном приложении рассматриваются только наиболее распространенные источники вибрации, наблюдаемые в большинстве типов вентиляторов. Общее правило заключается в том, что любое ослабление опорной системы приводит к ухудшению вибрационного состояния вентилятора.

Дисбаланс вентиляторов

Это основной источник вибрации вентилятора; он характеризуется наличием составляющей вибрации на частоте вращения (первая гармоника). Причина дисбаланса заключается в том, что ось вращающейся массы расположена эксцентрично или под углом к оси вращения. Это может быть вызвано неравномерным распределением массы, суммой допусков на размеры отверстия ступицы и вала, изгибом вала или комбинацией этих факторов. Вибрация, вызванная дисбалансом, действует в основном в радиальном направлении.

Временный изгиб вала может быть следствием неравномерного механического нагрева - из-за трения между вращающимися и неподвижными элементами - или электрической природы. Постоянный изгиб может быть следствием изменения свойств материала или несоосности вала и колеса вентилятора при раздельном монтаже вентилятора и двигателя.

Во время работы дисбаланс колеса вентилятора может увеличиться из-за осаждения частиц из воздуха. При работе в агрессивной среде дисбаланс может возникнуть из-за неравномерной эрозии или коррозии колеса.

Дисбаланс можно устранить дополнительной балансировкой в соответствующих плоскостях, но перед проведением балансировки необходимо выявить и устранить источники дисбаланса, а также проверить вибрационную устойчивость машины.

Несоответствие вентилятора и двигателя

Этот дефект может возникнуть, если валы двигателя и вентилятора соединены через ременную передачу или гибкую муфту. Иногда несоосность можно определить по характерным частотным компонентам вибрации, обычно это первая и вторая гармоники частоты вращения. В случае параллельной несоосности валов вибрация возникает преимущественно в радиальном направлении, в то время как если валы пересекаются под углом, может преобладать продольная вибрация.

Если валы соединены под углом и используются жесткие муфты, в машине начинают действовать переменные силы, что приводит к повышенному износу валов и муфт. Этот эффект можно значительно уменьшить, если использовать гибкие муфты.

Вибрация вентилятора из-за аэродинамического возбуждения

Возбуждение вибрации может быть вызвано взаимодействием колеса вентилятора с неподвижными элементами конструкции, такими как направляющие лопатки, двигатель или подшипниковые опоры, неправильными значениями зазоров или неправильно спроектированными воздухозаборными и вытяжными конструкциями. Характерной особенностью этих источников является возникновение периодической вибрации, связанной с частотой вращения колеса, на фоне случайных колебаний при взаимодействии лопаток колеса с воздухом. Вибрация наблюдается на гармониках частоты лопаток, которая является произведением частоты вращения колеса и количества лопаток колеса.

Аэродинамическая неустойчивость воздушного потока, вызванная его срывом с поверхности лопастей и последующим вихреобразованием, вызывает широкополосную вибрацию, форма спектра которой меняется в зависимости от нагрузки вентилятора.

Аэродинамический шум характеризуется тем, что он не связан с частотой вращения колеса и может возникать на субгармониках частоты вращения (т.е. на частотах ниже частоты вращения). В этом случае может наблюдаться значительная вибрация корпуса вентилятора и воздуховодов.

Если аэродинамическая система вентилятора плохо согласована с его характеристиками, в ней могут возникать резкие удары. Эти удары легко различимы на слух и передаются в виде импульсов на систему поддержки вентилятора.

Если вышеперечисленные причины приводят к вибрации лопастей, ее природу можно исследовать, установив датчики в различных частях конструкции.

Вибрация вентилятора из-за завихрений в масляном слое

Вихри, которые могут возникать в смазочном слое подшипников скольжения, наблюдаются на характерной частоте, немного ниже частоты вращения ротора, если только вентилятор не работает на скорости, превышающей первую критическую. В последнем случае неустойчивость масляного клина будет наблюдаться на первой критической скорости, и иногда этот эффект называют резонансным вихрем.

Источники вибрации вентиляторов электрического характера

Неравномерный нагрев ротора двигателя может привести к его изгибу, что приведет к дисбалансу (проявляющемуся на первой гармонике).

В случае асинхронного двигателя наличие компонента на частоте, равной частоте вращения, умноженной на количество пластин ротора, указывает на дефекты, связанные с пластинами статора, и наоборот, компоненты на частоте, равной частоте вращения, умноженной на количество пластин ротора, указывают на дефекты, связанные с пластинами ротора.

Многие вибрационные компоненты электрической природы характеризуются тем, что мгновенно исчезают при отключении питания.

Вибрация вентилятора из-за возбуждения ременного привода

Как правило, существует два типа проблем, связанных с ременными приводами: когда на работу привода влияют внешние дефекты и когда дефекты находятся в самом ремне.

В первом случае, хотя ремень и вибрирует, это происходит из-за вынуждающих сил из других источников, поэтому замена ремня не приведет к желаемым результатам. Распространенными источниками таких сил являются дисбаланс в системе привода, эксцентриситет шкивов, несоосность и ослабление механических соединений. Поэтому перед заменой ремня необходимо провести анализ вибрации, чтобы определить источник возбуждения.

Если ремни реагируют на внешние вынуждающие силы, частота их колебаний, скорее всего, будет совпадать с частотой возбуждения. В этом случае частоту возбуждения можно определить с помощью стробоскопической лампы, настроив ее так, чтобы в свете лампы лента казалась неподвижной.

В случае многоременного привода неравномерное натяжение ремня может привести к значительному увеличению передаваемой вибрации.

Случаи, когда источником вибрации являются сами ремни, связаны с их физическими дефектами: трещины, твердые и мягкие участки, загрязнения на поверхности ремня, отсутствие материала на его поверхности и т. д. Для клиновых ремней изменение их ширины приводит к перемещению ремня вверх и вниз по дорожке шкива, создавая вибрацию из-за изменения его натяжения.

Если источником вибрации является сам ремень, то частота вибрации обычно представляет собой гармонику частоты вращения ремня. В конкретном случае частота возбуждения будет зависеть от характера дефекта и количества шкивов, включая натяжные устройства.

В некоторых случаях амплитуда вибрации может быть нестабильной. Это особенно актуально для многоленточных приводов.

Механические и электрические дефекты являются источниками вибрации, которая впоследствии преобразуется в воздушный шум. Механический шум может быть связан с дисбалансом вентилятора или двигателя, шумом подшипников, центровкой оси, вибрацией стенок воздуховода и панелей корпуса, вибрацией лопастей демпфера, вибрацией лопастей, демпфера, труб и опор, а также передачей механических вибраций через конструкцию. Электрический шум связан с различными формами преобразования электрической энергии: 1) магнитные силы определяются плотностью магнитного потока, количеством и формой полюсов и геометрией воздушного зазора; 2) случайный электрический шум определяется щетками, дугами, электрическими искрами и т. д.

Аэродинамический шум может быть связан с образованием вихрей, пульсациями давления, сопротивлением воздуха и т. д. и может иметь как широкополосный, так и узкополосный характер. Широкополосный шум может быть вызван: а) лопатками, демпферами и другими препятствиями на пути воздушного потока; б) вращением вентилятора в целом, ремнями, щелями и т.д.; в) внезапными изменениями направления воздушного потока или сечения воздуховода, различиями в скоростях потока, разделением потока из-за граничных эффектов, эффектами сжатия потока и т.д. Узкополосный шум может быть вызван: а) резонансами (эффект органной трубы, колебания струн, вибрации панелей, элементов конструкций и т.д.); б) образованием вихрей на острых кромках (возбуждение воздушного столба); в) вращением (эффект сирены, щели, отверстия, прорези на вращающихся деталях).

Удары, возникающие при соприкосновении различных механических элементов конструкции, создают шум, подобный удару молотка, раскату грома, резонирующему пустому ящику и т. д. Ударные звуки можно услышать от ударов зубьев шестерен и хлопка дефектного ремня. Ударные импульсы могут быть настолько мимолетными, что для того, чтобы отличить периодические ударные импульсы от переходных процессов, необходимо специальное высокоскоростное регистрирующее оборудование. В области, где возникает множество ударных импульсов, наложение их пиков создает эффект постоянного гула.

Зависимость вибрации от типа опоры вентилятора

Правильный выбор опоры вентилятора или конструкции фундамента необходим для его бесперебойной и безотказной работы. Для обеспечения соосности вращающихся компонентов при установке вентилятора, двигателя и других приводных устройств используется стальная рама или железобетонное основание. Иногда попытка сэкономить на конструкции опор приводит к невозможности соблюдения требуемой соосности компонентов машины. Это особенно неприемлемо, когда вибрация чувствительна к изменениям центровки, особенно для машин, состоящих из отдельных частей, соединенных металлическими креплениями.

Фундамент, на который укладывается основание, также может влиять на вибрацию вентилятора и двигателя. Если собственная частота фундамента близка к частоте вращения вентилятора или двигателя, фундамент будет резонировать во время работы вентилятора. Это можно определить, измерив вибрацию в нескольких точках фундамента, окружающего пола и опор вентилятора. Часто в условиях резонанса вертикальная составляющая вибрации значительно превышает горизонтальную. Вибрацию можно погасить, сделав фундамент более жестким или увеличив его массу. Даже если устранить дисбаланс и несоосность, что позволит снизить вынуждающие силы, значительные предпосылки для вибрации все равно могут существовать. Это означает, что если вентилятор вместе с его опорой близок к резонансу, то для достижения приемлемых значений вибрации потребуется более точная балансировка и более точная центровка валов, чем обычно требуется для таких машин. Такая ситуация нежелательна, и ее следует избегать путем увеличения массы и/или жесткости опоры или бетонного блока.

Руководство по мониторингу и диагностике вибрационного состояния

Основной принцип мониторинга вибрационного состояния машины (далее - состояние) заключается в наблюдении за результатами правильно спланированных измерений с целью выявления тенденции повышения уровня вибрации и рассмотрения ее с точки зрения потенциальных проблем. Мониторинг применим в ситуациях, когда повреждения развиваются медленно, а ухудшение состояния механизма проявляется в виде измеримых физических признаков.

Вибрация вентилятора, возникающая в результате развития физических дефектов, может контролироваться через определенные промежутки времени, а при обнаружении повышения уровня вибрации частота наблюдения может быть увеличена, и может быть проведен детальный анализ состояния. В этом случае причины изменения вибрации могут быть выявлены на основе анализа частоты вибрации, что позволяет определить необходимые меры и спланировать их выполнение задолго до того, как повреждения станут серьезными. Обычно меры считаются необходимыми, если уровень вибрации увеличивается в 1,6 раза или на 4 дБ по сравнению с базовым уровнем.

Программа мониторинга состояния состоит из нескольких этапов, которые вкратце можно сформулировать следующим образом:
a) определите состояние вентилятора и определите базовый уровень вибрации (он может отличаться от уровня, полученного в ходе заводских испытаний, из-за различных методов установки и т.д.);
b) выберите точки измерения вибрации;
c) определить частоту наблюдений (измерений);
d) установить процедуру регистрации информации;
д) определить критерии оценки вибрационного состояния вентилятора, предельные значения абсолютной вибрации и изменения вибрации, обобщить опыт эксплуатации аналогичных машин.

Поскольку вентиляторы обычно работают без проблем на скоростях, не приближающихся к критическим, уровень вибрации не должен существенно меняться при незначительных изменениях скорости или нагрузки, но важно отметить, что когда вентилятор работает с переменной скоростью вращения, установленные предельные значения вибрации применяются к максимальной рабочей скорости вращения. Если максимальная скорость вращения не может быть достигнута в пределах установленного предела вибрации, это может свидетельствовать о наличии серьезной проблемы и требует проведения специального исследования.

Некоторые диагностические рекомендации, приведенные в Приложении C, основаны на опыте эксплуатации вентилятора и предназначены для последовательного применения при анализе причин повышенной вибрации.

Для качественной оценки вибрации конкретного вентилятора и определения рекомендаций по дальнейшим действиям можно использовать границы зон вибрационного состояния, установленные стандартом ISO 10816-1.

Ожидается, что для новых вентиляторов уровни вибрации будут ниже предельных значений, приведенных в таблице 3. Эти значения соответствуют границе зоны А вибрационного состояния в соответствии с ISO 10816-1. Рекомендуемые значения уровней предупреждения и отключения устанавливаются на основе анализа информации, собранной по конкретным типам вентиляторов.

ИНФОРМАЦИЯ О СООТВЕТСТВИИ

ССЫЛОЧНЫЕ МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ В КАЧЕСТВЕ НОРМАТИВНЫХ ССЫЛОК

Таблица H.1

Назначение ссылочного межгосударственного стандарта	Обозначение и название ссылочного международного стандарта и условное обозначение степени его соответствия ссылочному межгосударственному стандарту
ИСО 1940-1-2007	ISO 1940-1:1986. Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса (IDT)
ISO 5348-2002	ISO 5348:1999. Вибрация и удар. Механический монтаж акселерометров (IDT)
ИСО 7919-1-2002	ISO 7919-1:1996. Вибрация нереципрокных машин. Измерения на вращающихся валах и критерии оценки. Часть 1. Общие руководящие принципы (IDT)
ISO 10816-1-97	ISO 10816-1:1995. Вибрация. Оценка состояния машины путем измерения вибрации на невращающихся деталях. Часть 1. Общие руководящие принципы (IDT)
ISO 10816-3-2002	ISO 10816-3:1998. Вибрация. Оценка состояния машины путем измерения вибрации на невращающихся деталях. Часть 3. Промышленные машины с номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью вращения от 120 до 15000 об/мин, измерения на месте (IDT)
ISO 10921-90	ISO 5801:1997. Промышленные вентиляторы. Испытания производительности с использованием стандартизированных воздуховодов (NEQ)
ISO 19534-74	ISO 1925:2001. Вибрация. Балансировка. Словарь (NEQ)
ISO 24346-80	ISO 2041:1990. Вибрация и удар. Словарь (NEQ)
ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)	ISO 8821:1989. Вибрация. Балансировка. Руководящие указания по учету эффекта шпоночного паза при балансировке валов и установленных деталей (MOD)
ISO 31351-2007 (ISO 14695:2003)	ISO 14695:2003. Промышленные вентиляторы. Методы измерения вибрации (MOD)
Примечание: В данной таблице используются следующие условные обозначения степени соответствия стандарта: IDT - идентичные стандарты;

Портативный балансировочный станок и виброанализатор Balanset-1A