Вибродиагностика. Пищевая промышленность

Устранение неисправностей технологического оборудования мукомольного производства

 
ВВЕДЕНИЕ
В 1998-1999 г.г. специалисты фирмы «ИНКОТЕС» создали и отработали методики диагностирования неисправностей технологического оборудования мукомольного завода.
Виброобследования проводились на Нижегородском (г. Нижний Новгород) и Володарском ( Нижегородская обл.) комбинатах хлебопродуктов.
Основным направлением работ было устранение неисправностей и балансировка вентиляторов. Дисбаланс и расцентровка вентиляторов оказались наиболее часто встречающимися неисправностями и причинами аварийных остановов производства.
Для проведения обследований и устранения неисправностей применялись портативная вибродиагностическая система ДСА-2001 (2-х канальный анализатор сигналов) и 3-х канальный сборщик-анализатор вибросигналов «СМ-3001».
Применение вибродиагностической аппаратуры на Нижегородском и Володарском комбинатах хлебопродуктов позволило устранить ряд неисправностей оборудования.. Внедрение прибора «СМ-3001» на Володарском комбинате хлебопродуктов позволило решить проблемы дисбалансов вентиляторов и перейти на обслуживание оборудования по техническому состоянию и безаварийную работу.

УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ДСА-2001
ДИСБАЛАНС ВЕНТИЛЯТОРА
Агрегат
Тип электродвигателя = 4АМ160S2
Мощность = 30 кВт
Число оборотов = 1455 об/мин
Частота вращения (fn) = 24.25 Гц.

Точки измерения (ТИ)
Подшипники электродвигателя со стороны рабочего колеса вентилятора и со стороны свободного конца электродвигателя, вертикальное и осевое направление



Рис.1. Схема расположения точек измерения вибрации вытяжного вентилятора.

Вибрационные признаки
Очень высокая осевая вибрация подшипников электродвигателя, в спектрах доминируют 1-я и 3-я гармоники (fn и 3хfn). В вертикальном направлении в спектрах вибрации подшипника со стороны рабочего колеса 3-я гармоника (3хfn) превалирует над fn. Максимальный уровень вибрации сосредоточен на подшипнике электродвигателя со стороны свободного конца.

Механическая причина
Дисбаланс рабочего колеса вентилятора среднего давления приводит к вибрации подшипников эл.двигателя на частоте вращения (fn). Третья гармоника (3хfn) 75 Гц является результатом технологических погрешностей при производимых ремонтных работах, в частности нарушением плоскостности (винтообразность рабочего колеса сложной формы). Восстановление работоспособности вентилятора заменой рабочего колеса невозможно в следствии прекращения выпуска данной модели вентилятора заводом-изготовителем.

Проведенные мероприятия по устранению

Проведена одноплоскостная балансировка рабочего колеса методом «обхода» грузом на частоте 25 Гц для уменьшения уровня первой роторной гармоники (fn) и на частоте 75 Гц для компенсации биений колеса и уменьшения уровня третьей гармоники (3хfn). Балансировочные работы проводились при отсоединенном всасывающем патрубке.
Компенсация дисбаланса осуществлялась путем добавления расчетных масс в плоскость коррекции (плоскость рабочего колеса) на радиусе 40 см.
Минимальная калибровочная масса рассчитана по следующей формуле:
m mr /r(n/100) 2 120000/40(1455/100) 2 14,2 г.
где: mr - вращающаяся масса рабочего колеса и ротора электродвигателя, г.;
r - радиус калибровочной массы, см.;
n - число оборотов, об/мин.
С учетом неудовлетворительного состояния формы рабочего колеса и наличия больших несъемных корректирующих масс, оставшихся после предыдущих балансировок, выбрана калибровочная масса 30 г.

Результаты балансировки
Проведенный спектральный анализ результатов вибрационного обследования показал, что в спектрах вибрации (рис. 2.) доминирующей спектральной составляющей в вертикальном направлении является 3-я гармоника частоты вращения, а в осевом направлении - 1-я гармоника частоты вращения.

Таблица 1. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А, исходное состояние, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик.
осевое
вертик.
осевое
1-я

2-я

3-я
9.8

1.0

14.9
25.0

4.8

9.9
22.5

2.0

6.5
26.5

4.4

10.6



На основании полученных данных принята следующая последовательность проведения балансировочных работ:
- 1-й этап: проведение балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 1;
- 2-й этап: проведение балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 2;
- 3-й этап: проведение подбалансировки по 3-ей гармонике частоты вращения в точке 1;
1-й этап. Произведен пуск вентилятора и определен начальный дисбаланс (рис. 3) (на векторной диаграмме точка 0). После останова вентилятора в нулевую точку установлен калибровочный груз массой 30 грамм и произведен пуск для определения нового расчетного значения дисбаланса (на векторной диаграмме точка 1). По результатам балансировки в результирующую точку (угол 112°на рабочем колесе) установлен расчетный груз массой 71.3 грамма и произведен контрольный пуск. Вибрационное состояние вентилятора после проведения 1-го этапа балансировки ухудшилось (см. спектры на рис. 3 и табл. 2).

Таблица 2. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после 1-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик
осевое
вертик
осевое
1-я

2-я

3-я
11.6

0.2

14.3
30.2

1.3

8.9
11.5

0.9

20.5
51.6

1.5

13.0



2-й этап. Проведена балансировка вентилятора по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 2 с последовательностью пусков, аналогичной первому этапу (рис. 4). По результатам балансировки, в результирующую точку (расчетный угол на рабочем колесе), установлен корректирующий груз массой - 58.9 грамм и произведен контрольный пуск. Уровни виброскорости, характеризующие вибрационное состояние вентилятора с установленным корректирующим грузом массой 58,9 грамм, приведены в табл. 3.

Таблица 3 . Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после проведения 2-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик.
осевое
вертик
осевое
1-я

2-я

3-я
12.7

0.5

7.3
13.2

1.0

4.1
1.1

0.6

3.5
14.2

1.3

4.5



В результате балансировки снизилась осевая вибрация в точках 1, 2; в вертикальном направлении снизился уровень 3-й гармоники, но он по-прежнему высок, поэтому для его снижения была проведена подбалансировки вентилятора по 3-ей гармонике в точке 1.

3-й этап Начальный дисбаланс определялся с установленным грузом массой 60 грамм (по результатам 2-го этапа). После остановки вентилятора в нулевую точку установлен калибровочный груз массой 11 грамм (масса результирующего груза в нулевой точке 71 грамм) и произведен пуск для определения нового значения дисбаланса (рис. 5 на векторной диаграмме точка 1). По результатам балансировки в расчетную точку 290° на рабочем колесе установлен дополнительный груз массой 50.6 грамм, причем в нулевой точке оставлен груз массой 60 грамм. После этого произведен контрольный пуск. Уровни виброскорости, характеризующие вибрационное состояние вентилятора после 3-го этапа балансировки, приведены в табл.4

Таблица 4. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А после 3-го этапа балансировки, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик.
осевое
вертик.
осевое
1-я

2-я

3-я
10.8

0.7

2.8
5.5

0.4

1.2
9.7

0.1

0.3
5.7

0.1

0.5



Выводы
Результаты балансировки можно признать удовлетворительными, т.к. после подсоединения входного (всасывающего) патрубка и пуска вентилятора под нагрузкой снижение вибрации по опорным подшипникам составляет обычно 25-30%.


Рис. 2. Характерные спектры вибрации в точках измерения на вентиляторе до балансировки, СКЗ, мм/с.


Рис. 3. Результаты балансировки вентилятора на частоте вращения по подшипнику со стороны рабочего колеса в вертикальном направлении ( т. 1 по 1fр)


Рис. 4. Результаты балансировки вентилятора на частоте вращения по подшипнику со стороны свободного конца в вертикальном направлении ( т. 2 по 1fр)


Рис. 5. Результаты балансировки вентилятора на частоте третьей кратности от частоты вращения по подшипнику со стороны рабочего колеса в вертикальном направлении ( т. 1 по 3fр)



УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СБОРЩИКА-АНАЛИЗАТОРА ВИБРОСИГНАЛОВ «СМ-3001»
ДИСБАЛАНС ВЫТЯЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА
Агрегат
Тип электродвигателя = 4А250S2
Мощность = 75 кВт
Число оборотов = 2985 об/мин
Частота вращения (fn) = 49,75 Гц.

Точки измерения (ТИ)
Подшипники электродвигателя со стороны рабочего колеса вентилятора и со стороны свободного конца электродвигателя, вертикальное и поперечное направления.


Рис. 6. Схема расположения точек измерения вибрации вытяжного вентилятора.

Вибрационные признаки
Очень высокая вибрация в вертикальном направлении подшипников электродвигателя, в спектрах доминирует 1-я гармоника (1хfn). Максимальный уровень вибрации сосредоточен на подшипнике электродвигателя со стороны вентилятора. Из-за недопустимой вибрации подшипников электродвигателя и большой вероятности возникновения аварийной ситуации мукомольный цех простоял трое суток. Все проведенные ремонтные мероприятия по замене подшипников не привели к положительному результату.

Механическая причина
Дисбаланс рабочего колеса вентилятора среднего давления приводит к вибрации подшипников эл. двигателя на частоте вращения (fn).

Проведенные мероприятия по устранению дисбаланса
Проведена одноплоскостная балансировка рабочего колеса методом «обхода» грузом на частоте 49,75 Гц для уменьшения уровня первой роторной гармоники (fn). Балансировочные работы проводились при отсоединенном всасывающем патрубке. С учетом уровней вибрации вентилятора выбрана калибровочная масса 10,2 г.

Проведенный спектральный анализ результатов вибрационного обследования показал, что в спектрах вибрации доминирует 1-я гармоника частоты вращения в вертикальном направлении.

Таблица 5. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 3600, исходное состояние, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик.
осевое
вертик.
осевое
1-я

2-я

3-я
14.5

3.0

1.2
7.0

1.8

0.6
10.5

2.3

0.9
5.5

2.4

0.7



На основании полученных данных принято решение о проведении балансировки по 1-ой гармонике частоты вращения в точке 1.

После установки корректирующих масс - 7.5 г в точку 190° проведены контрольные измерения вибрации вентилятора (с отсоединенным входным патрубком). Уровни виброскорости приведены в таблице 6.

Таблица 6. Уровни виброскорости в точках измерения вентилятора № 6602А, после балансировки, СКЗ, мм/с.
гармоники
точка 1
точка 2
вертик.
осевое
вертик.
осевое
1-я

2-я

3-я
4.7

0.7

0.3
2.5

0.5

0.3
3.2

0.8

0.2
2.3

0.5

0.2



Выводы
Результаты балансировки можно признать удовлетворительными.