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 (f_n) = 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 (f_n и 3хf_n). В вертикальном направлении в спектрах вибрации подшипника со стороны рабочего колеса 3-я гармоника (3хf_n) превалирует над f_n. 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 (f_n). Третья гармоника (3хf_n) 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 (f_n) и на частоте 75 Гц для компенсации биений колеса и уменьшения уровня третьей гармоники (3хf_n). 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 m_r /r(n/100) 2 120000/40(1455/100) 2 14,2 г.
где: m_r - 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.

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).

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 3° 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.

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

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 1f_р)



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



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

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 (f_n) = 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 (1хf_n). 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 (f_n).


Проведенные мероприятия по устранению дисбаланса
Проведена одноплоскостная балансировка рабочего колеса методом «обхода» грузом на частоте 49,75 Гц для уменьшения уровня первой роторной гармоники (f_n). 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.

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.

Выводы
Результаты балансировки можно признать удовлетворительными.