Ослабление посадки подшипников центробежного вентилятора

Ремонт оборудования - дело необходимое. Специалисту по диагностике приходится оценивать техническое состояние оборудования, а соответственно и качество ремонта. Но так повелось, что вывод агрегата из ремонта на своем предприятии я ожидаю с некоторым содроганием.

В статье Влияние наведенной вибрации на подшипники вентиляторов я указал на наличие ложного бриннелирования внутреннего кольца подшипника из-за наведенной вибрации по общему напорному трубопроводу и необходимость обустройства мягких вставок. Подшипники на вентиляторах уже заменялись несколько раз и руководство цеха-владельца решило все-таки последовать рекомендациям. На одном из вентиляторов сделали мягкую вставку из брезента. При этом вентилятор был снова полностью разобран для замены подшипников. Ремонтники сообщили, что посадка подшипника №2 на валу была прослаблена, вал со стороны рабочего колеса погнут. Далее посадочное место под подшипник на валу восстановили, вал выпрямили, вентилятор собрали. Я был в отпуске, поэтому измерения проводил мой коллега. Так как ранее вентилятор имел проблему с резонансом в поперечном направлении, измерения были выполнены так же и с ужесточением рамы агрегата в поперечном направлении.

СКЗ виброскорости в диапазоне 5-1000 Гц:

СКЗ виброскорости в диапазоне 5-1000 Гц после ужесточения рамы в горизонтальном направлении:

Как видим вибрация несколько снизилась после ужесточения рамы, но все равно выше допуска 4,5 мм/с. Перейдем к анализу. Все спектры приводить не имеет смысла, остановимся на данных в точках 2В и 2П.

Как видим, резонанса нет и ужесточать раму вентилятора не было необходимости. Спектры представляют собой ряды гармоник оборотной частоты (отмечены маркерами). После ужесточения усилились боковые составляющие гармоник частоты вращения равные ±Fs и ±2Fs (Fs - частота вращения сепаратора). Наличие боковых сепараторных составляющих свидетельствует о подклинивании (неравномерном вращении) сепаратора во время вращения ротора. При этом дефект сепаратора не наблюдается.

Прямые спектры виброскорости дают не так много информации, поэтому взглянем на временные сигналы.

По временным сигналам видна разница между положительными и отрицательными значениями амплитуд, что характерно для механических ослаблений. При этом заметно, что от оборота к обороту временной сигнал не стабилен по форме. Зная что проблем в креплении рамы нет можно сделать вывод об ослаблении посадки подшипников, из-за чего ротор совершает хаотические колебания. При этом необходимо обратить внимание на высокую энергию колебаний (достаточно большие значения амплитуд гармоник частоты вращения), источником которой с высокой степенью вероятности является дисбаланс.

Перед наладкой потребовал частично разобрать фильтр на всасе вентилятора для обеспечения возможности подергать ротор и осмотреть колесо под будущую балансировку. Встретил небольшое сопротивление ремонтников, но все возражения и увещевания о том что подшипники установлены правильно были отметены. Как и ожидал, ротор болтался в статоре электродвигателя.

Далее отписан акт с указанием люфта ротора в корпусе электродвигателя по причине ослабления посадки подшипников. Ремонтники уверяли, что посадка на валу отличная. Значит необходимо смотреть посадку наружных колец в щитах электродвигателя. Люфт в осевом направлении слишком большой, поэтому предложил еще проверить наличие пружинной шайбы. Вентилятор был выведен в очередной ремонт.

Как оказалось пружинной шайбы не было, наружные кольца свободно болтались в щитах. Все подтвердилось. Посадочные поверхности в щитах были намеднены, установлена шайба для исключения осевого люфта. Вентилятор собран и запущен.

СКЗ виброскорости в диапазоне 5-1000 Гц:

Вибрация ожидаемо высокая, но спектры разительно изменились.

В спектре доминирует оборотная частота. Необходимо балансировать по месту. А вот тут нюанс - нельзя допустить срыва груза и его попадание в трубопровод (на всасе даже фильтр стоит). Такие вентиляторы балансирую обычно используя в качестве груза скобы, которые вешаю на лопасти и крепление обеспечивается за счет высокого трения и центробежной силы. Преимущество - скорость изготовления и легкость монтажа (не надо сверлить и использовать сварку). Но так как небольшая вероятность срыва такого грузика есть, необходимо использовать другой вариант. Сварку использовать запретили, сверлить отверстия нет возможности (колесо из-за приваренного фильтра труднодоступно). Поэтому было принято решение балансировать флажком.

Балансировкой легко удалось снизить оборотные составляющие до значений менее 1 мм/с. СКЗ виброскорости в диапазоне 5-1000 Гц после балансировки:

На подшипнике №1 осталось достаточно высокая вибрация после балансировки, которая объясняется наличием составляющей 176 Гц.

Данная составляющая соответствует частоте перекатывания тел качения по наружному кольцу (подшипник 6205). Для наглядности построим по временному сигналу виброскорости круглограмму на частоте вращения сепаратора.

За каждый оборот сепаратора стабильно происходит 9 колебаний. Количество тел качения 9 шт. Можно предположить наличие одиночного дефекта на наружном кольце, но подшипник новый и спектры огибающей и ударных импульсов не содержат ударных составляющих.

Во время работы вибрация немного плавает на данной частоте. При поджатии рукой кожуха крыльчатки обдува электродвигателя СКЗ виброскорости в вертикальном направлении снижается до 2 мм/с. Вероятной причиной является совпадение одной из мод собственных колебаний с частотой перекатывания тел качения по наружному кольцу, т.е. работа в области резонанса. Поэтому в ближайший плановый ремонт необходимо будет подтвердить резонанс и выполнить отстройку собственных частот.