Вибродиагностика винтовых насосов
В своей практике многое повидал, со многим оборудованием пришлось поработать, но вот с винтовыми насосами не сталкивался. Уж очень они дорогие, в том числе и в обслуживании, а соответственно редки. И вот случилось. Проблема сразу с двумя насосами Н1В 20/5 - 16/5 (N = 5,5 кВт, n = 1440 об/мин).
Начну с их истории. Они никогда не включались, спустя неопределенное время после монтажа помещение с ними было затоплено. Под полуторами метрами воды простояли около года (а может и больше, сия тайна покрыта мраком), пока не пришло время их эксплуатировать. После откачки воды из помещения электродвигатели были просушены, подшипники в них заменены, выполнено опробование на холостом ходу с измерением вибрации (не превышала 1 мм/с). На пуске агрегатов присутствовал мой коллега и помимо сильного шума от насосов зафиксировал вибрацию порядка 17 мм/с. Насосы были остановлены и выведены в ремонт. Ремонтники промыли подшипники, набили смазку, очистили внутренности насоса от грязи. После вывода из ремонта вызвали меня на опробование.
Включаем насос №1 и измеряем вибрацию (СКЗ виброскорости в диапазоне 10-1000 Гц, мм/с):
Допуск на вибрацию в соответствии с заводской документацией 2,0 мм/с. Как видим, допуск сильно превышен. Работа агрегата сопровождается сильным шумом от насоса. Дополнительно провожу измерения на корпусе насоса в горизонтально-поперечном направлении и сравниваю результаты для этого направления.
Данные сравнения:
Действительно, источником шума и вибрации является проточная часть насоса. Отмечаем отрицательное давление на манометре всасывающей линии (стрелка чуть ниже "0" - неисправен манометр?). Отключаем насос.
Переходим к включению и измерению вибрации насоса №2 (СКЗ виброскорости в диапазоне 10-1000 Гц, мм/с):
Насос так же работает с шумом, отключаем.
Перейдем к анализу вибрации насоса №1. Если честно, столкнулся с некоторой паникой в голове. Дело в том, что у меня нет привычки давать какие-то заключения от дурака. Работаю по принципу обоснования. Поэтому пришлось уйму времени потратить на изучение винтовых насосов. Как всегда в русскоязычном интернете информации мало, поэтому пришлось пробежаться по иностранным статьям. Забегая вперед, скажу, что почерпнул массу информации, но конкретного ответа на данный случай не нашел. Анализируем спектры виброскорости подшипниковых опор и корпуса насоса в горизонтально-поперечном направлении:
Высокие амплитуды гармоник частоты вращения Fo свидетельствуют о сильном бое винта в корпусе насоса, что, вероятно, вызвано нестабильностью контакта винта с поверхностью обоймы. На мой взгляд такое может быть из-за наличия воздуха между винтом и обоймой, либо из-за сильных повреждений рабочих поверхностей (по словам ремонтников поверхности винта и обоймы идеальны, но у меня нет привычки доверять словам - обжигался, знаю). В протоколе виброобследования отразил следующие возможные причины такого поведения:
- нехватка перекачиваемой среды вследствие перекрытия всасывающего канала;
- завоздушенность насоса;
- доступ воздуха в насос;
- дефекты поверхностей винта и обоймы;
- присутствие крупных посторонних включений в перекачиваемой среде (при отсутствии фильтрующих сеток на всасе).
Для определения дефекта подшипника выполнен расчет частот подшипника 46212 и анализ частот в прямых спектрах виброскорости и спектрах огибающей вибросигнала. При расчете подшипников выяснено, что количество тел качения составляет 15 шт., что свидетельствует об установке в корпусе зарубежного аналога 7212 AC (46212 – 14 тел качения, 46212 Л – 13 тел качения) и определены следующие подшипниковые частоты:
Из анализа приведенных спектров можно сделать следующие выводы:
1. Наличие ряда гармоник частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу свидетельствует о дефектах на дорожках наружных колец подшипников. В прямом спектре виброскорости заметно наличие боковых составляющих kFн±nFc, где k, n – целые числа. Данный факт характерен для таких дефектов как перекос наружного кольца (с подклиниванием сепаратора), раковины на наружном кольце. Наличие высоких уровней этих составляющих в прямом спектре виброскорости свидетельствует о развитости дефекта.
2. Наличие ряда гармоник частоты перекатывания тел качения по внутреннему кольцу свидетельствует о дефектах на дорожках внутренних колец подшипников.
3. Преобладание четных гармоник частоты вращения тел качения характерно для дефекта – раковины, сколы на телах качения (четность связана с контактом деформированной поверхности тела качения с обеими поверхностями наружного и внутреннего колец).
Скорее всего вода преодолела уплотнения и попала в подшипники, что привело к коррозии его внутренних элементов.
В заключении выдал следующие рекомендации:
- выполнить замену подшипников №3, 4 насоса;
- обеспечить исправность и работоспособность манометров на всасе и напоре насоса;
- проверить отсутствие перекрытия прохода на линии всаса;
- проверить отсутствие воздуха после заполнения насоса;
- при повторении постороннего шума и повышенной вибрации при работе насоса выполнить осмотр его рабочих деталей и узлов.
Спектры вибрации насоса №2 аналогичны, только отсутствуют подшипниковые составляющие. Спектры огибающей практически пустые. Поэтому причины и рекомендации те же что и для насоса №1, но без претензий к подшипникам.
Через несколько дней были разобраны трубопроводы на линиях всаса насосов и обнаружены "приветы" с монтажа:
Пластиковые заглушки с отверстиями по центру - причина всех проблем. Диагноз подтвердился. Относительно подшипников - менять не стали, но будет возможность их повторно задефектовать при опробовании насосов без заглушек.
Как под копирку) я именно с таким насосом имел именно такую же проблему, но меня сразу насторожила модулированная составляющая обозначенная у тебя 6Fн - как правило именно так выглядит кавитация. Мне повезло, что мастер по ремонту не по-наслышке был знаком с этим явлением и знал где копать и уже к вечеру того же дня позвонил и попросил отписать в журннал на смене, что все ОК. Когда я пришел на смену, у него в руках была такая же заглушка) Для полноты картины не хватает спектров после ее извлечения. Ведь мне так и не удалось записать спектры после устранения (у ремонтников был свой Янтарь). Это совпадение наводит на мысль о том, что не плохо было бы как то систематизировать и передавать опыт. Печально, что АТЭ-шники мух не ловят. А ведь они как раз таки могли бы вести такую работу с фиксацией подобных косяков и принятием мер для того чтобы ошибка не становилась системной.