Балансування вентилятора

Опубліковано Nikolai Shelkovenko на

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A

€1,751.00

Балансет-1А має 2 канали і призначений для динамічного балансування в двох площинах. Це робить його придатним для широкого спектру застосувань, включаючи дробарки, вентилятори, мульчувачі, шнеки на комбайнах, вали, центрифуги, турбіни та багато іншого. Його універсальність Читати далі...

Артикул: BS-1
Категорія:

Балансування вентилятора

(Інформація використана з ISO 31350-2007 VIBRATION. ПРОМИСЛОВІ ВЕНТИЛЯТОРИ. ВИМОГИ ДО ЯКОСТІ ВИРОБЛЕНОЇ ВІБРАЦІЇ ТА БАЛАНСУВАННЯ)

Вібрація, яку створює вентилятор, є однією з найважливіших технічних характеристик. Вона свідчить про якість проектування та виготовлення виробу. Підвищена вібрація може свідчити про неправильний монтаж вентилятора, погіршення його технічного стану тощо. З цієї причини вібрацію вентилятора зазвичай вимірюють під час приймально-здавальних випробувань, під час монтажу перед введенням в експлуатацію, а також при виконанні програми моніторингу стану машини. Дані про вібрацію вентилятора також використовуються при проектуванні його опори і пов'язаних з нею систем (повітропроводів). Вимірювання вібрації зазвичай проводять при відкритих всмоктувальному і нагнітальному патрубках, але слід зазначити, що вібрація вентилятора може істотно змінюватися при зміні аеродинаміки повітряного потоку, швидкості обертання та інших характеристик.
ISO 10816-1-97, ISO 10816-3-2002 та ISO 31351-2007 встановлюють методи вимірювання та визначають місця розташування датчиків вібрації. Якщо вимірювання вібрації проводяться для оцінки її впливу на повітропровід або основу вентилятора, точки вимірювання вибираються відповідно.
Вимірювання вібрації вентиляторів можуть бути дорогими, а іноді їх вартість значно перевищує витрати на виготовлення самого виробу. Тому будь-які обмеження на значення окремих дискретних складових вібрації або параметрів вібрації в частотних діапазонах слід вводити тільки тоді, коли перевищення цих значень свідчить про несправність вентилятора. Кількість точок вимірювання вібрації також повинна бути обмежена, виходячи з цільового використання результатів вимірювань. Зазвичай для оцінки вібраційного стану вентилятора достатньо виміряти вібрацію на опорах вентилятора.
Основа - це те, на що кріпиться вентилятор і що забезпечує необхідну опору для вентилятора. Маса і жорсткість основи підібрані таким чином, щоб запобігти посиленню вібрації, що передається через неї.
Опори бувають двох типів:
  • відповідна опора: Система кріплення вентилятора, спроектована таким чином, що перша власна частота опори значно нижча за робочу частоту обертання вентилятора. При визначенні ступеня відповідності опори слід враховувати еластичні вставки між вентилятором і опорною конструкцією. Жорсткість опори забезпечується підвішуванням вентилятора на пружинах або розміщенням опори на пружних елементах (пружинах, гумових ізоляторах і т.д.). Власна частота системи підвісу - вентилятор зазвичай не перевищує 25% частоти, що відповідає мінімальній частоті обертання випробовуваного вентилятора.
  • жорстка опора: Система підтримки вентилятора, спроектована таким чином, що перша власна частота опори значно вища за робочу частоту обертання. Жорсткість основи вентилятора є відносною. Її слід розглядати в порівнянні з жорсткістю підшипників машини. Відношення вібрації корпусу підшипника до вібрації основи характеризує вплив податливості основи. Основу можна вважати жорсткою і достатньо масивною, якщо амплітуда вібрації основи (в будь-якому напрямку) біля ніг машини або опорної рами становить менше 25% від максимального результату вимірювання вібрації, отриманого на найближчій опорі підшипника (в будь-якому напрямку).
Оскільки маса і жорсткість тимчасової основи, на якій встановлюється вентилятор під час заводських випробувань, можуть істотно відрізнятися від умов установки на робочому майданчику, граничні значення для заводських умов поширюються на вузькосмугову вібрацію в діапазоні частот обертання, а для випробувань вентилятора на місці - на широкосмугову вібрацію, визначаючи загальний вібраційний стан машини. Робоча площадка - це остаточне місце встановлення вентилятора, для якого визначаються умови експлуатації.
Категорії вболівальників (BV-категорії)
Вентилятори класифікуються на основі характеристик їхнього призначення, класів точності балансування та рекомендованих граничних значень параметрів вібрації. Конструкція і призначення вентилятора є критеріями, які дозволяють класифікувати багато типів вентиляторів відповідно до допустимих значень дисбалансу і рівнів вібрації (BV-категорії).
У таблиці 1 наведено категорії, до яких можна віднести вентилятори залежно від умов їхнього застосування, враховуючи допустимі значення дисбалансу та рівні вібрації. Категорія вентилятора визначається виробником.

Таблиця 1 - Категорії вентиляторів

Умови подання заявки Приклади Споживана потужність, кВт BV-категорія
Житлові та офісні приміщення Стельові та горищні вентилятори, віконні кондиціонери ≤ 0.15 BV-1
> 0.15 BV-2
Будівлі та сільськогосподарські приміщення Вентилятори для систем вентиляції та кондиціонування повітря; вентилятори в серійному обладнанні ≤ 3.7 BV-2
> 3.7 BV-3
Промислові процеси та виробництво електроенергії Вентилятори в закритих приміщеннях, шахтах, конвеєрах, котлах, аеродинамічних трубах, системах газоочищення ≤ 300 BV-3
> 300 див. ISO 10816-3
Транспорт, включаючи морські судна Вентилятори на локомотивах, вантажівках та автомобілях ≤ 15 BV-3
> 15 BV-4
Тунелі Вентилятори для вентиляції метро, тунелів, гаражів ≤ 75 BV-3
> 75 BV-4
Будь-який BV-4
Нафтохімічне виробництво Вентилятори для видалення шкідливих газів, а також використовувані в інших технологічних процесах ≤ 37 BV-3
> 37 BV-4
Виробництво комп'ютерних чіпів Вентилятори для створення чистих приміщень Будь-який BV-5
Примітки
1 У цьому стандарті розглядаються тільки вентилятори потужністю менше 300 кВт. Оцінка вібрації вентиляторів більшої потужності здійснюється відповідно до ISO 10816-3. Однак електродвигуни стандартної серії можуть мати номінальну потужність до 355 кВт. Вентилятори з такими електродвигунами повинні прийматися відповідно до цього стандарту.
2 Таблиця 1 не поширюється на низькошвидкісні легкі осьові вентилятори великого діаметру (зазвичай від 2800 до 12500 мм), які використовуються в теплообмінниках, градирнях тощо. Клас точності балансування для таких вентиляторів повинен бути G16, а категорія вентилятора - BV-3
Купуючи окремі елементи ротора (колеса або робочі колеса) для подальшого встановлення на вентилятор, слід керуватися класом точності балансування цих елементів (див. таблицю 2), а купуючи вентилятор в цілому, слід також враховувати результати заводських вібраційних випробувань (таблиця 4) і вібрації на місці експлуатації (таблиця 5). Зазвичай ці характеристики узгоджуються, тому вибір вентилятора можна зробити на основі його BV-категорії.
Категорія, встановлена в таблиці 1, є типовою для нормального використання вентиляторів, але в обґрунтованих випадках замовник може запросити вентилятор іншої категорії BV. Рекомендується вказувати категорію BV вентилятора, клас точності балансування та допустимі рівні вібрації в договорі на поставку обладнання.
Між замовником і виробником може бути укладена окрема угода щодо умов монтажу вентилятора, щоб під час заводських випробувань зібраного вентилятора враховувалися заплановані умови монтажу на місці експлуатації. За відсутності такої угоди немає обмежень щодо типу основи (жорсткої або податливої) для проведення заводських випробувань.

Балансування вентилятора

Загальні положення
Виробник вентилятора відповідає за балансування вентиляторів згідно з відповідним нормативним документом. Цей стандарт базується на вимогах ISO 1940-1. Балансування зазвичай виконується на високочутливих, спеціально розроблених балансувальних верстатах, що дозволяють точно оцінити залишковий дисбаланс.
Класи точності балансування вентиляторів
Класи точності балансування коліс вентиляторів застосовуються відповідно до таблиці 2. Виробник вентилятора може виконувати балансування для декількох елементів у зборі, які можуть включати, крім колеса, вал, муфту, шків тощо. Крім того, балансування можуть потребувати окремі елементи збірки.

Таблиця 2 - Класи точності балансування

Категорія вентилятора
Клас точності балансування ротора (колеса)
BV-1
G16
BV-2
G16
BV-3
G6.3
BV-4
G2.5
BV-5
G1.0
Примітка: До вентиляторів категорії BV-1 можуть належати малогабаритні вентилятори вагою менше 224 г, для яких складно забезпечити задану точність балансування. У цьому випадку рівномірність розподілу маси відносно осі обертання вентилятора повинна бути забезпечена технологією виготовлення.

Вимірювання вібрації вентилятора

Вимоги до вимірювання
Загальні положення
На рисунках 1 - 4 показані деякі можливі точки і напрямки вимірювання на кожному підшипнику вентилятора. Значення, наведені в таблиці 4, стосуються вимірювань у напрямку, перпендикулярному до осі обертання. Кількість і розташування точок вимірювання як для заводських випробувань, так і для вимірювань на місці визначаються на розсуд виробника або за погодженням із замовником. Вимірювання рекомендується проводити на підшипниках валу колеса вентилятора (крильчатки). Якщо це неможливо, датчик слід встановлювати в місці, де забезпечується найкоротший механічний зв'язок між ним і підшипником. Датчик не можна встановлювати на непідтримуваних панелях, корпусі вентилятора, елементах огородження або в інших місцях, не пов'язаних безпосередньо з підшипником (такі результати вимірювань можна використовувати, але не для оцінки вібраційного стану вентилятора, а для отримання інформації про вібрацію, що передається повітропроводу або основі - див. ISO 31351 та ISO 5348).
Рисунок 1. Розташування трикоординатного датчика для горизонтально встановленого осьового вентилятора
Рисунок 2. Розташування трикоординатного датчика для радіального вентилятора з одностороннім всмоктуванням
Рисунок 3. Розташування трикоординатного датчика для радіального вентилятора з подвійним всмоктуванням
Рисунок 4. Розташування трикоординатного датчика для вертикально встановленого осьового вентилятора
Вимірювання в горизонтальному напрямку слід проводити під прямим кутом до осі вала. Вимірювання у вертикальному напрямку слід проводити під прямим кутом до горизонтального напрямку вимірювання і перпендикулярно до валу вентилятора. Вимірювання в поздовжньому напрямку слід проводити паралельно осі вала.
Вимірювання за допомогою датчиків інерційного типу
Всі значення вібрації, зазначені в цьому стандарті, відносяться до вимірювань, виконаних за допомогою датчиків інерційного типу, сигнал яких відтворює рух корпусу підшипника.
Датчики, що використовуються, можуть бути як акселерометрами, так і датчиками швидкості. Особливу увагу слід звернути на правильне кріплення датчиків: без зазорів на опорній поверхні, без розгойдування і резонансів. Розмір і маса датчиків і системи кріплення не повинні бути надмірно великими, щоб уникнути значних змін вимірюваної вібрації. Сумарна похибка, викликана способом кріплення датчиків і калібруванням вимірювальної системи, не повинна перевищувати +/- 101ТП3Т від вимірюваного значення.
Вимірювання за допомогою безконтактних датчиків
За домовленістю між користувачем і виробником можуть бути встановлені вимоги до максимально допустимого зміщення вала (див. ISO 7919-1) в підшипниках ковзання. Відповідні вимірювання можна проводити за допомогою безконтактних датчиків.
У цьому випадку вимірювальна система визначає зміщення поверхні вала відносно корпусу підшипника. Очевидно, що допустима амплітуда зміщень не повинна перевищувати значення зазору підшипника. Величина зазору залежить від розміру і типу підшипника, навантаження (радіального або осьового) і напрямку вимірювання (деякі конструкції підшипників мають еліптичний отвір, для якого зазор в горизонтальному напрямку більше, ніж у вертикальному). Різноманітність факторів, які необхідно враховувати, не дозволяє встановити єдині обмеження на зміщення валу, але деякі рекомендації представлені в таблиці 3. Значення, наведені в цій таблиці, представляють собою відсоток від загального значення радіального зазору в підшипнику в кожному напрямку.
Таблиця 3 - Максимальне відносне зміщення вала в підшипнику
Вібраційний стан вентилятора Максимальне рекомендоване зміщення, у відсотках від величини зазору (вздовж будь-якої осі)
Введення в експлуатацію/Задовільний стан Менше 25%
Попередження +50%
Вимкнення +70%
1) Значення радіального та осьового зазорів для конкретного підшипника слід отримати у його постачальника.
Наведені значення враховують "хибні" переміщення поверхні вала. Ці "помилкові" зміщення з'являються в результатах вимірювань, оскільки, крім вібрації вала, на ці результати також впливають механічні биття, якщо вал зігнутий або має некруглу форму. При використанні безконтактного датчика результати вимірювань будуть також включати електричне биття, яке визначається магнітними і електричними властивостями матеріалу вала в точці вимірювання. Вважається, що під час введення в експлуатацію і подальшої нормальної роботи вентилятора діапазон суми механічного і електричного биття в точці вимірювання не повинен перевищувати більшого з двох значень: 0,0125 мм або 25% від виміряного значення переміщення. Биття визначають при повільному обертанні вала (зі швидкістю від 25 до 400 об/хв), коли вплив сил, викликаних дисбалансом, на ротор незначний. Для дотримання встановленого допуску на биття може знадобитися додаткова механічна обробка вала. Безконтактні датчики слід, по можливості, встановлювати безпосередньо на корпусі підшипника.
Наведені граничні значення стосуються тільки вентилятора, що працює в номінальному режимі. Якщо конструкція вентилятора допускає роботу зі змінною швидкістю обертання, на інших швидкостях можливі вищі рівні вібрації через неминучий вплив резонансів.
Якщо конструкція вентилятора дозволяє змінювати положення лопатей відносно повітряного потоку на вході, наведені значення слід застосовувати для умов з повністю відкритими лопатями. Слід зазначити, що зупинка повітряного потоку, особливо помітна при великих кутах нахилу лопатей по відношенню до потоку повітря на вході, може призвести до підвищення рівня вібрації.

Система підтримки вентилятора

Вібраційний стан вентиляторів після монтажу визначається з урахуванням жорсткості опори. Опора вважається жорсткою, якщо перша власна частота системи "вентилятор - опора" перевищує частоту обертання. Зазвичай, при монтажі на великих бетонних фундаментах опору можна вважати жорсткою, а при монтажі на віброізоляторах - податливою. Сталева рама, яка часто використовується для монтажу вентиляторів, може належати до будь-якого з двох типів опор. У разі сумнівів щодо типу опори вентилятора можна провести розрахунки або випробування для визначення першої власної частоти системи. У деяких випадках опору вентилятора слід вважати жорсткою в одному напрямку і податливою в іншому.

Межі допустимої вібрації вентилятора під час заводських випробувань

Граничні рівні вібрації, наведені в таблиці 4, стосуються зібраних вентиляторів. Вони стосуються вузькосмугових вимірювань віброшвидкості на підшипникових опорах для частоти обертання, що використовується під час заводських випробувань.
Таблиця 4 - Граничні значення вібрації під час заводських випробувань
Категорія вентилятора Гранична середньоквадратична віброшвидкість, мм/с
Жорстка підтримка Відповідна підтримка
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
Примітки
1 Правила переведення одиниць віброшвидкості в одиниці переміщення або прискорення для вузькосмугової вібрації наведені в Додатку А.
2 Значення, наведені в цій таблиці, стосуються номінального навантаження і номінальної частоти обертання вентилятора, що працює в режимі з відкритими вхідними напрямними лопатками. Граничні значення для інших умов навантаження повинні узгоджуватися між виробником і замовником, але рекомендується, щоб вони не перевищували табличні значення більш ніж в 1,6 рази.

Межі допустимої вібрації вентилятора під час випробувань на місці

Вібрація будь-якого вентилятора на місці експлуатації залежить не тільки від якості його балансування. Фактори, пов'язані з установкою, такі як маса і жорсткість опорної системи, також мають вплив. Тому виробник вентилятора не несе відповідальності за рівень вібрації вентилятора на місці експлуатації, якщо це не зазначено в договорі.
У таблиці 5 наведено рекомендовані граничні значення (в одиницях віброшвидкості для широкосмугової вібрації на корпусах підшипників) для нормальної роботи вентиляторів різних категорій.

Таблиця 5 - Граничні значення вібрації на робочому майданчику

Вібраційний стан вентилятора Категорія вентилятора Гранична середньоквадратична віброшвидкість, мм/с
Жорстка підтримка Відповідна підтримка
Введення в експлуатацію 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
Попередження 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
Вимкнення 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) Рівень вимкнення для вентиляторів категорій BV-1 і BV-2 встановлюється на основі багаторічного аналізу результатів вимірювання вібрації.
Вібрація нових вентиляторів, що вводяться в експлуатацію, не повинна перевищувати "пусконалагоджувальний" рівень. Під час роботи вентилятора рівень його вібрації може збільшуватися через процеси зношування та кумулятивний вплив факторів, що впливають на нього. Таке збільшення вібрації, як правило, є природним і не повинно викликати занепокоєння, поки воно не досягне "попереджувального" рівня.
При досягненні "попереджувального" рівня вібрації необхідно дослідити причини підвищеної вібрації та визначити заходи щодо її зменшення. Робота вентилятора в такому стані повинна бути під постійним контролем і обмежена часом, необхідним для визначення заходів щодо усунення причин підвищеної вібрації.
Якщо рівень вібрації досягає рівня "відключення", необхідно негайно вжити заходів щодо усунення причин підвищеної вібрації, в іншому випадку вентилятор слід зупинити. Зволікання з приведенням рівня вібрації до допустимого може призвести до пошкодження підшипників, появи тріщин на роторі та в місцях зварювання корпусу вентилятора, що в кінцевому підсумку призведе до руйнування вентилятора.
Оцінюючи вібраційний стан вентилятора, важливо відстежувати зміни рівня вібрації в часі. Раптова зміна рівня вібрації вказує на необхідність негайного огляду вентилятора та проведення заходів з технічного обслуговування. Під час моніторингу змін вібрації не слід враховувати перехідні процеси, спричинені, наприклад, заміною мастила або процедурами технічного обслуговування.

Вплив процедури зборів

Крім коліс, вентилятори містять інші обертові елементи, які можуть впливати на рівень вібрації вентилятора: приводні шківи, ремені, муфти, ротори електродвигунів або інші приводні пристрої. Якщо умови замовлення вимагають постачання вентилятора без приводного пристрою, для виробника може бути недоцільним проводити випробування збірки для визначення рівня вібрації. У такому випадку, навіть якщо виробник збалансував колесо вентилятора, немає впевненості в тому, що вентилятор буде працювати безперебійно, поки вал вентилятора не буде з'єднаний з приводом і вся машина не буде перевірена на вібрацію під час введення в експлуатацію.
Зазвичай, після складання потрібно додаткове балансування, щоб знизити рівень вібрації до прийнятного рівня. Для всіх нових вентиляторів категорій BV-3, BV-4 і BV-5 рекомендується виміряти вібрацію зібраної машини перед введенням в експлуатацію. Це дозволить встановити базовий рівень і намітити подальші заходи з технічного обслуговування.
Виробники вентиляторів не несуть відповідальності за вплив на вібрацію деталей приводу, встановлених після заводських випробувань.

Інструменти для вимірювання вібрації та калібрування

Вимірювальні інструменти
Вимірювальні інструменти та балансувальні верстати, що використовуються, повинні бути повірені та відповідати вимогам завдання. Інтервал між повірками визначається рекомендаціями виробника на засоби вимірювання (випробування). Стан засобів вимірювань повинен забезпечувати їх нормальну роботу протягом усього періоду випробувань.
Персонал, який працює з вимірювальними інструментами, повинен мати достатні навички та досвід для виявлення потенційних несправностей і погіршення якості вимірювальних інструментів.
Калібрування
Всі вимірювальні інструменти повинні бути відкалібровані відповідно до стандартів. Складність процедури калібрування може варіюватися від простого фізичного огляду до калібрування всієї системи. Коригувальні маси, що використовуються для визначення залишкового дисбалансу відповідно до ISO 1940-1, також можуть бути використані для калібрування вимірювальних інструментів.

Документація

Балансування
На вимогу замовника, якщо це передбачено умовами договору, йому може бути наданий протокол випробувань з балансування вентилятора, який рекомендується включати наступну інформацію:
- Назва виробника балансувального верстата, номер моделі;
- Тип установки ротора: між опорами або консольно;
- Метод балансування: статичний або динамічний;
- Маса обертових частин роторного вузла;
- Залишковий дисбаланс у кожній площині корекції;
- Допустимий залишковий дисбаланс у кожній площині корекції;
- Клас точності балансування;
- Критерії прийняття: прийнято/відхилено;
- Балансовий сертифікат (за необхідності).
Вібрація
На вимогу замовника, якщо це передбачено умовами контракту, йому може бути наданий звіт про випробування вентилятора на вібрацію, який рекомендується включати наступну інформацію:
- Використані інструменти вимірювання;
- Спосіб кріплення датчика вібрації;
- Робочі параметри вентилятора (витрата повітря, тиск, потужність);
- Частота обертання вентилятора;
- Тип опори: жорстка або податлива;
- Виміряна вібрація:
1) Положення датчика вібрації та осі вимірювання,
2) Одиниці вимірювання та еталонні рівні вібрації,
3) Частотний діапазон вимірювання (вузька або широка смуга частот);
- Допустимий рівень(и) вібрації;
- Виміряний рівень(и) вібрації;
- Критерії прийняття: прийнято/відхилено;
- Сертифікат рівня вібрації (за необхідності).

МЕТОДИ БАЛАНСУВАННЯ ВЕНТИЛЯТОРІВ НА БАЛАНСУВАЛЬНОМУ ВЕРСТАТІ

B.1. Вентилятор з прямим приводом
B.1.1. Загальні положення
Колесо вентилятора, яке під час монтажу встановлюється безпосередньо на вал двигуна, має бути збалансоване за тими ж правилами для врахування ефекту шпонкового паза, що і вал двигуна.
Двигуни попередніх років випуску могли бути збалансовані за допомогою повного шпоночного паза. В даний час вали двигунів балансуються з використанням напівшпонкового паза, як це передбачено стандартом ISO 31322, і маркуються літерою H (див. ISO 31322).
B.1.2. Двигуни, збалансовані з повним шпонковим пазом
Колесо вентилятора, встановлене на валу двигуна, відбалансоване з повним шпонковим пазом, слід відбалансувати без шпонки на конічній оправці.
B.1.3. Двигуни, збалансовані за допомогою напівшпонки
Для колеса вентилятора, встановленого на валу двигуна, збалансованого за допомогою напівшпонки, можливі наступні варіанти:
a) якщо колесо має сталеву маточину, після балансування виріжте в ній шпонковий паз;
б) балансування на конічній оправці з напівшпонкою, вставленою в шпонковий паз;
в) збалансувати на стійці з одним або декількома шпонковими пазами (див. B.3), використовуючи повні шпонки.
B.2. Вентилятори з приводом від іншого валу
Там, де це можливо, всі елементи, що обертаються, включаючи вал і шків вентилятора, повинні бути збалансовані як єдине ціле. Якщо це неможливо, балансування слід виконувати на оправці (див. B.3), використовуючи ті ж правила обліку шпонкових пазів, що і для вала.
B.3. Альтанка
Опора, на якій встановлюється колесо вентилятора під час балансування, повинна відповідати наступним вимогам:
a) бути якомога легшим;
b) перебувати у збалансованому стані, що забезпечується відповідним обслуговуванням та регулярними перевірками;
c) бажано, щоб оправка була конічною, щоб зменшити похибки, пов'язані з ексцентриситетом, що виникають через допуски отвору маточини та розмірів оправки. Якщо оправка конічна, в розрахунках дисбалансу слід враховувати справжнє положення площин корекції відносно підшипників.
Якщо необхідно використовувати циліндричну оправу, в ній слід вирізати шпонковий паз, в який вставляється шпонка для передачі крутного моменту від оправлення до колеса вентилятора.
Інший варіант - вирізати два шпонкові пази на протилежних кінцях діаметра вала, що дозволяє використовувати метод зворотного балансування. Цей метод передбачає наступні кроки. Спочатку виміряйте дисбаланс колеса, вставивши повну шпонку в один шпонковий паз і половину шпонки в інший. Потім поверніть колесо на 180° відносно оправки і знову виміряйте його дисбаланс. Різниця між двома значеннями дисбалансу пояснюється залишковим дисбалансом оправки та універсального карданного шарніра. Щоб отримати справжнє значення дисбалансу ротора, візьміть половину різниці цих двох вимірів.

ДЖЕРЕЛА ВІБРАЦІЇ ВЕНТИЛЯТОРА

Існує багато джерел вібрації всередині вентилятора, і вібрація на певних частотах може бути безпосередньо пов'язана з конкретними конструктивними особливостями машини. У цьому додатку розглядаються лише найпоширеніші джерела вібрації, які спостерігаються в більшості типів вентиляторів. Загальне правило полягає в тому, що будь-яка нещільність в опорній системі призводить до погіршення вібраційного стану вентилятора.

Дисбаланс вентилятора

Це основне джерело вібрації вентилятора, яке характеризується наявністю вібраційної складової на частоті обертання (перша гармоніка). Причиною дисбалансу є те, що вісь обертової маси ексцентрична або розташована під кутом до осі обертання. Це може бути викликано нерівномірним розподілом маси, сумою допусків на розміри отвору маточини і вала, вигином вала або комбінацією цих факторів. Вібрація, викликана дисбалансом, в основному діє в радіальному напрямку.
Тимчасове вигинання вала може бути наслідком нерівномірного механічного нагрівання - через тертя між обертовими і нерухомими елементами - або електричної природи. Постійне вигинання може бути наслідком зміни властивостей матеріалу або неспіввісності вала і колеса вентилятора, коли вентилятор і двигун встановлені окремо.
Під час роботи дисбаланс колеса вентилятора може збільшуватися через осадження частинок з повітря. При роботі в агресивному середовищі дисбаланс може виникнути через нерівномірну ерозію або корозію колеса.
Дисбаланс можна виправити додатковим балансуванням у відповідних площинах, але перед виконанням процедури балансування слід виявити джерела дисбалансу, усунути їх і перевірити вібраційну стійкість верстата.

Неспіввісність вентилятора та двигуна

Цей дефект може виникнути, коли вали двигуна і вентилятора з'єднані ремінною передачею або гнучкою муфтою. Іноді неспіввісність можна визначити за характерними частотними компонентами вібрації, зазвичай це перша і друга гармоніки частоти обертання. У разі паралельного розташування валів вібрація в першу чергу виникає в радіальному напрямку, тоді як якщо вали перетинаються під кутом, поздовжня вібрація може стати домінуючою.
Якщо вали з'єднані під кутом і використовуються жорсткі муфти, в машині починають діяти змінні сили, що викликають підвищений знос валів і муфт. Цей ефект можна значно зменшити, використовуючи гнучкі муфти.

Вібрація вентилятора через аеродинамічне збудження

Джерелами збудження вібрації можуть бути взаємодія колеса вентилятора з нерухомими елементами конструкції, такими як напрямні лопатки, опори електродвигуна або підшипників, неправильні значення зазорів або неправильно спроектовані повітрозабірні та повітровідвідні конструкції. Характерною особливістю цих джерел є виникнення періодичної вібрації, пов'язаної з частотою обертання колеса, на тлі випадкових коливань взаємодії лопаток колеса з повітрям. Вібрацію можна спостерігати на гармоніках лопатевої частоти, яка є добутком частоти обертання колеса на кількість лопатей колеса.
Аеродинамічна нестабільність повітряного потоку, викликана його відривом від поверхні лопатей і подальшим утворенням вихорів, викликає широкосмугову вібрацію, форма спектра якої змінюється в залежності від навантаження вентилятора.
Аеродинамічний шум характеризується тим, що він не пов'язаний з частотою обертання колеса і може виникати на субгармоніках частоти обертання (тобто на частотах нижче частоти обертання). У цьому випадку може спостерігатися значна вібрація корпусу вентилятора і повітропроводів.
Якщо аеродинамічна система вентилятора погано узгоджена з його характеристиками, в ньому можуть виникати різкі удари. Ці удари легко розрізняються на слух і передаються у вигляді імпульсів на систему підтримки вентилятора.
Якщо вищезгадані причини призводять до вібрації лопатей, її природу можна дослідити, встановивши датчики в різних частинах конструкції.

Вібрація вентилятора через завихрення в масляному шарі

Завихрення, які можуть виникати в шарі мастила підшипників ковзання, спостерігаються на характерній частоті трохи нижче частоти обертання ротора, якщо тільки вентилятор не працює на швидкості, що перевищує першу критичну. В останньому випадку нестабільність масляного клину буде спостерігатися на першій критичній швидкості, і іноді цей ефект називають резонансним завихренням.

Джерела вібрації вентилятора електричної природи

Нерівномірний нагрів ротора двигуна може викликати його вигин, що призводить до дисбалансу (проявляється на першій гармоніці).
У випадку асинхронного двигуна наявність складової на частоті, що дорівнює частоті обертання, помноженій на кількість пластин ротора, вказує на дефекти, пов'язані з пластинами статора, і навпаки, складові на частоті, що дорівнює частоті обертання, помноженій на кількість пластин ротора, вказують на дефекти, пов'язані з пластинами ротора.
Для багатьох компонентів вібрації електричної природи характерним є їх миттєве зникнення при відключенні живлення.

Вібрація вентилятора через ремінне збудження

Як правило, існує два типи проблем, пов'язаних з ремінними приводами: коли на роботу приводу впливають зовнішні дефекти і коли дефекти знаходяться в самому ремені.
У першому випадку, хоча ремінь і вібрує, але це відбувається під дією сил з інших джерел, тому заміна ременя не дасть бажаних результатів. Поширеними джерелами таких сил є дисбаланс у приводній системі, ексцентриситет шківа, неспіввісність і ослаблення механічних з'єднань. Тому перед заміною ременів слід провести аналіз вібрації для виявлення джерела збудження.
Якщо паси реагують на зовнішні примусові сили, частота їхніх коливань, найімовірніше, буде такою ж, як і частота збудження. У цьому випадку частоту збудження можна визначити за допомогою стробоскопічної лампи, налаштувавши її так, щоб у світлі лампи ремінь виглядав нерухомим.
У випадку багаторемінного приводу нерівномірний натяг ременів може призвести до значного збільшення вібрації, що передається.
Випадки, коли джерелом вібрації є самі паси, пов'язані з їх фізичними дефектами: тріщини, тверді та м'які місця, бруд на поверхні паса, відсутність матеріалу на поверхні тощо. Для клинових ременів зміна їх ширини призводить до того, що ремінь їздить вгору і вниз по доріжці шківа, створюючи вібрацію через зміну його натягу.
Якщо джерелом вібрації є сама стрічка, частоти вібрації зазвичай є гармоніками частоти обертання стрічки. У конкретному випадку частота збудження буде залежати від характеру дефекту і кількості шківів, включаючи натягувачі.
У деяких випадках амплітуда вібрації може бути нестабільною. Особливо це стосується багаторемінних приводів.
Механічні та електричні дефекти є джерелами вібрації, яка згодом перетворюється на повітряний шум. Механічний шум може бути пов'язаний з дисбалансом вентилятора або двигуна, шумом підшипників, вирівнюванням осей, вібрацією стінок повітропроводів і панелей корпусу, вібрацією лопатей демпфера, вібрацією лопатей, демпфера, труб і опор, а також передачею механічних коливань через конструкцію. Електричний шум пов'язаний з різними формами перетворення електричної енергії: 1) магнітні сили визначаються щільністю магнітного потоку, кількістю і формою полюсів, геометрією повітряного зазору; 2) випадковий електричний шум визначається щітками, дугою, електричними іскрами тощо.
Аеродинамічний шум може бути пов'язаний з вихроутворенням, пульсаціями тиску, опором повітря тощо, і може мати як широкосмуговий, так і вузькосмуговий характер. Широкосмуговий шум може бути викликаний: а) лопатями, заслінками та іншими перешкодами на шляху повітряного потоку; б) обертанням вентилятора в цілому, ременів, щілин тощо; в) різкими змінами напрямку повітряного потоку або перерізу повітропроводу, різницею швидкостей потоку, відривом потоку внаслідок граничних ефектів, ефектами стиснення потоку тощо. Вузькосмуговий шум може бути викликаний: а) резонансами (ефект органної труби, коливання струни, панелі, елемента конструкції тощо); б) утворенням вихорів на гострих краях (збудження повітряного стовпа); в) обертанням (ефект сирени, щілини, отвори, пази на деталях, що обертаються).
Удари, що виникають при контакті між різними механічними елементами конструкції, спричиняють шум, подібний до удару молотка, розкату грому, резонуючого порожнього ящика тощо. Ударні звуки можна почути від ударів зубців шестерень і ляскання дефектного ременя. Ударні імпульси можуть бути настільки швидкоплинними, що для того, щоб відрізнити періодичні ударні імпульси від перехідних процесів, необхідне спеціальне високошвидкісне записуюче обладнання. На ділянці, де виникає багато ударних імпульсів, накладання їх піків створює ефект постійного гудіння.

Залежність вібрації від типу опори вентилятора

Правильний вибір конструкції опори або фундаменту вентилятора необхідний для його безперебійної та безпроблемної роботи. Для забезпечення співвісності обертових компонентів при установці вентилятора, двигуна та інших приводних пристроїв використовується сталева рама або залізобетонна основа. Іноді спроба заощадити на конструкції опори призводить до неможливості витримати необхідну співвісність компонентів машини. Це особливо неприпустимо, коли вібрація чутлива до зміни співвісності, особливо для машин, що складаються з окремих частин, з'єднаних металевими кріпленнями.
Фундамент, на якому встановлена основа, також може впливати на вібрацію вентилятора та двигуна. Якщо власна частота фундаменту близька до частоти обертання вентилятора або двигуна, фундамент буде резонувати під час роботи вентилятора. Це можна виявити, вимірявши вібрацію в декількох точках на фундаменті, підлозі та опорах вентилятора. Часто в умовах резонансу вертикальна складова вібрації значно перевищує горизонтальну. Вібрацію можна послабити, зробивши фундамент жорсткішим або збільшивши його масу. Навіть якщо усунути дисбаланс і неспіввісність, що дозволяє зменшити примусові сили, значні передумови для вібрації все одно можуть існувати. Це означає, що якщо вентилятор разом з опорою близькі до резонансу, досягнення прийнятних значень вібрації вимагатиме більш точного балансування і більш точного вирівнювання валу, ніж зазвичай вимагається для таких машин. Така ситуація є небажаною і її слід уникати, збільшуючи масу та/або жорсткість опори або бетонного блоку.

Посібник з моніторингу та діагностики вібраційного стану

Основний принцип моніторингу вібраційного стану машин (далі - стан) полягає в спостереженні за результатами правильно спланованих вимірювань, щоб виявити тенденцію до підвищення рівня вібрації і розглянути її з точки зору потенційних проблем. Моніторинг застосовується в ситуаціях, коли пошкодження розвиваються повільно, а погіршення стану механізму проявляється через вимірювані фізичні ознаки.
Вібрацію вентилятора, що виникає внаслідок розвитку фізичних дефектів, можна контролювати через певні проміжки часу, а при виявленні підвищення рівня вібрації - збільшити частоту спостережень і провести детальний аналіз стану. У цьому випадку причини змін вібрації можуть бути виявлені на основі аналізу частоти вібрації, що дозволяє визначити необхідні заходи і спланувати їх виконання задовго до того, як пошкодження стануть серйозними. Зазвичай заходи вважаються необхідними, коли рівень вібрації збільшується в 1,6 рази або на 4 дБ порівняно з базовим рівнем.
Програма моніторингу стану складається з декількох етапів, які коротко можна сформулювати наступним чином:
a) визначте стан вентилятора та базовий рівень вібрації (він може відрізнятися від рівня, отриманого під час заводських випробувань, через різні способи монтажу тощо);
б) вибрати точки вимірювання вібрації;
в) визначити частоту спостереження (вимірювання);
г) встановити процедуру реєстрації інформації;
д) визначити критерії оцінки вібраційного стану вентилятора, граничні значення абсолютної вібрації та зміни вібрації, узагальнити досвід експлуатації аналогічних машин.
Оскільки вентилятори зазвичай працюють без проблем на швидкостях, що не наближаються до критичних, рівень вібрації не повинен істотно змінюватися при незначних змінах швидкості або навантаження, але важливо відзначити, що коли вентилятор працює зі змінною швидкістю обертання, встановлені граничні значення вібрації застосовуються до максимальної робочої швидкості обертання. Якщо максимальна швидкість обертання не може бути досягнута в межах встановлених граничних значень вібрації, це може свідчити про наявність серйозної проблеми і вимагати спеціального дослідження.
Деякі діагностичні рекомендації, наведені в Додатку С, ґрунтуються на досвіді експлуатації вентиляторів і призначені для послідовного застосування під час аналізу причин підвищеної вібрації.
Для якісної оцінки вібрації конкретного вентилятора і визначення рекомендацій щодо подальших дій можна використовувати межі зон вібраційного стану, встановлені стандартом ISO 10816-1.
Очікується, що для нових вентиляторів рівень вібрації буде нижче граничних значень, наведених у таблиці 3. Ці значення відповідають межі зони А вібраційного стану згідно з ISO 10816-1. Рекомендовані значення рівнів попередження та вимкнення встановлюються на основі аналізу інформації, зібраної про конкретні типи вентиляторів.
ІНФОРМАЦІЯ ПРО ВІДПОВІДНІСТЬ
ПОСИЛАННЯ НА МІЖНАРОДНІ СТАНДАРТИ, ВИКОРИСТАНІ ЯК НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ В ЦЬОМУ СТАНДАРТІ
Таблиця Н.1
Позначення еталонного міждержавного стандарту
Позначення і назва еталонного міжнародного стандарту та умовне позначення ступеня його відповідності еталонному міждержавному стандарту
ISO 1940-1-2007
ISO 1940-1:1986. Вібрація. Вимоги до якості балансування жорстких роторів. Частина 1. Визначення допустимого дисбалансу (IDT)
ISO 5348-2002
ISO 5348:1999. Вібрація та удари. Механічне кріплення акселерометрів (IDT)
ISO 7919-1-2002
ISO 7919-1:1996. Вібрація машин без зворотно-поступального руху. Вимірювання на обертових валах і критерії оцінювання. Частина 1. Загальні настанови (IDT)
ISO 10816-1-97
ISO 10816-1:1995. Вібрація. Оцінювання стану машин за вимірюванням вібрації на частинах, що не обертаються. Частина 1. Загальні настанови (IDT)
ISO 10816-3-2002
ISO 10816-3:1998. Вібрація. Оцінювання стану машин за вимірюванням вібрації на частинах, що не обертаються. Частина 3. Промислові машини з номінальною потужністю понад 15 кВт і номінальною частотою обертання від 120 до 15000 об/хв, вимірювання на місці (IDT)
ISO 10921-90
ISO 5801:1997. Промислові вентилятори. Випробування продуктивності з використанням стандартних повітропроводів (NEQ)
ISO 19534-74
ISO 1925:2001. Вібрація. Балансування. Словник (NEQ)
ISO 24346-80
ISO 2041:1990. Вібрація та удар. Словник (NEQ)
ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)
ISO 8821:1989. Вібрація. Балансування. Настанови щодо врахування ефекту шпонкового паза під час балансування валів і з'єднаних деталей (MOD)
ISO 31351-2007 (ISO 14695:2003)
ISO 14695:2003. Вентилятори промислові. Методи вимірювання вібрації (MOD)
Примітка: У цій таблиці використовуються такі умовні позначення ступеня відповідності стандарту: IDT - ідентичні стандарти;
Категорії: ПрикладРобочі колеса

0 Коментарі

Залишити відповідь

Заповнювач аватара
ukУкраїнська
ukУкраїнська en_USEnglish bg_BGБългарски zh_CN简体中文 hrHrvatski cs_CZČeština da_DKDansk nl_NLNederlands etEesti fiSuomi fr_FRFrançais de_DEDeutsch elΕλληνικά hu_HUMagyar id_IDBahasa Indonesia it_ITItaliano ja日本語 ko_KR한국어 lvLatviešu valoda lt_LTLietuvių kalba nb_NONorsk bokmål pl_PLPolski pt_BRPortuguês do Brasil pt_PTPortuguês ro_RORomână ru_RUРусский sk_SKSlovenčina sl_SISlovenščina es_ESEspañol sv_SESvenska thไทย tr_TRTürkçe hi_INहिन्दी viTiếng Việt