Устранение резонанса на вентиляторе типа ВРАН 9
Виброналадка, Вибродиагностика, Резонанс
Борьба с вибрацией вентиляторов - особая ниша в практике вибродиагноста. На многих предприятиях на вентиляторы закрывают глаза - мол дешевые, малоответственные и т.п. Но на мой взгляд вентиляторы - главный источник опыта начинающего вибродиагноста/виброналадчика. Вентиляторы, как правило, монтируются/эксплуатируются с нарушением требований, имеют малую жесткость, а соответственно на них проявляется огромная масса дефектов. В данной статье рассмотрим влияние неправильного монтажа на вибрацию агрегата, локализуем дефект и устраним его.
Очередной вызов на диагностику. Причина - высокая вибрация, приводящая к выпадению заклепок из улитки вентилятора (N = 15 кВт, n = 750 об/мин).
Данные измерения СКЗ виброскорости в диапазоне 10-1000 Гц:
Допуск на вибрацию 4,5 мм/с. Из таблицы видим большую разницу между вертикальными и горизонтальными составляющими, поэтому с высокой долей вероятности можно предположить наличие резонанса в горизонтальном направлении.
Спектр виброскорости в горизонтальном направлении:
В осевом направлении:
Как видим, вибрация сосредоточена на оборотной частоте. Остановливаем агрегат и тестом на удар определяем собственные частоты:
Оборотная частота 12,5 Гц расположена в области собственных частот. Резонанс подтвержден. Теперь главный вопрос - как от него избавиться? Из теории мы знаем, что собственные частоты можно отвести изменив массу или жесткость. Ящик с дробью конечно же мы монтировать не будем, вариант с изменением массы отпадает. Остается только жесткость.
При устранении резонансов у меня есть принципиальный подход. Сначала необходимо осмотреть качество монтажа оборудования (затяг крепежных элементов, полное прилегание стыкующихся деталей, отсутствие ослабление анкеров и т.п.). Затем экспериментально определить место, в котором изменение жесткостных характеристик наиболее эффективно снижает влияние резонанса на вибрацию. Для этого используются подручные материалы - лом, труба, домкрат и т.п. И только потом, когда определено место, можно делать изменения в конструкции - добавлять крепежные элементы, варить ребра жесткости, обсепечивать прилегание подкладыванием пластин и т.п. На своем опыте уже насмотрелся, как наобум бездумно приваривают ребра жесткости. Взачастую это не только не улучшает вибросостояние, а наоборот его ухудшает, приводит к искривлению рам, портит эстетический вид конструкции агрегата.
Осмотр агрегата показал отсутствие прилегания рамы агрегата к швеллеру основания прямо под стойкой тумбы электодвигателя со стороны подшипника №2. Определяется легко - прижимаем палец к стыку двух поверхностей. Почему-то крепеж предусмотрен только по четырем углам рамы агрегата. Судя по спектрам, собственную частоту необходимо отвести от оборотной в сторону ее увеличения, то есть усилить жесткость. А здесь как раз и напрашивается ее усиление. Теперь проверяем данное предположение установкой и регулировкой домкрата под данной стойкой, поглядывая на показания прибора в режиме без усреднений (датчик установлен в точке 2П):
Измеряем СКЗ виброскорости во всех точках после установки домкрата:
Далее оформлен протокол с указанием причины повышенной вибрации и рекомендациями по отстройке от резонанса. В итоге, владелец оборудования дает добро на устранение вибрации. Напрашиваются два варианта решения проблемы - сверлить раму и швеллер с последующей установкой крепежных элементов, либо обеспечить прилегание путем установки пластин в зазор между рамой и швеллером. Мною был выбран второй вариант, как самый легкий. В указанный зазор забил пластину толщиной 2 мм под контролем вибрации на работающем агрегате. Визуально ее не видно, что всех более чем устраивает. И окончательное измерение СКЗ виброскорости после такой вот виброналадки:
Быстро, дешево, эффективно.
В какие места нужно ставить датчики и в какие бить, чтобы правильно определить резонанс?
При резонансе ставьте датчик в точку с максимальной вибрацией. Конструкцию старайтесь возбуждать в этом же направлении/плоскости, так как здесь важно вызвать колебания по проблемной форме/моде. Удар производим на некотором удалении от акселерометра. Если мы говорим об обычном тесте на удар (без использования ударного молотка с тензодатчиком), то для возбуждения собственных частот можно использовать подручные средства. Для объектов с небольшой жесткостью достаточно удара кулаком, более жесткие конструкции иногда удобнее возбуждать с ноги или массивным бревном (без шуток). Были случаи когда приходилось прыгать на большом жестком оборудовании (корпус циркнасоса, электродвигатель 7 МВт). Здесь важно каждый удар наносить плотно, четко и один раз, случайный двойной-тройной удар из-за отскока бьющего элемента испортит весь сигнал. При этом незабудьте оптимально настроить порог срабатывания в настройках прибора, иначе можете отбить себе руки/ноги/молоток.
На полученном спектре помимо собственных частот вы можете увидеть частоты наведенной вибрации от рядом работающего оборудования. Как отличить? Собственные частоты как правило имеют уширения в своем основании, в то время как наведенные проявляются в виде острых пиков. В большинстве случаев вы увидете на одном спектре несколько собственных частот. Каждая частота соответствует своей форме/моде колебаний. Формы колебаний на низких частотах самые простые, изгибные (как тростник на ветру), на высоких частотах (>200 Гц) сложные, изгибно-крутильные. Конечно по спектрам мы не увидим форму колебаний при резонансе, но по значениям СКЗ вибрации (а тем более если есть данные фазы) простейшие формы можно легко себе представить. Зная форму колебаний можно поискать подходящее место для их ограничения, что должно привести к смещению проблемной собственной частоты в спектре.
Зачастую, определенная тестом на удар собственная частота может не совпадать с оборотной на 1-5 Гц, что может вызвать сомнения в наличии резонанса. Или наоборот, собственная частота может отстоять от оборотной всего на 0,5 Гц и специалист может прийти к выводу о наличии резонанса при его отсутствии. В связи с этим резонанс желательно подтвердить экспериментально на работающем оборудовании. Если конструкция не слишком жесткая, то достаточно надавить на нее, поджать ломиком в каких-то местах, встать на нее используя свою массу и т.п. Если достаточно жесткая и силовым путем жесткость не изменить, то можно покрутить крепления к раме/фундаменту с целью их ослабления. Все эти манипуляции надо делать параллельно с измерением вибрации. Любое ее существенное изменение (падение или рост) подтвердит наличие резонанса. Дальше уже можно спокойно поразмышлять каким образом оптимальнее выполнить отстройку собственных частот.
Ой сколько я настрочил.
спасибо за развернутый ответ