Где m – масса детали; r – радиус масс.

ДЕФЕКТЫ МУФТ.

Вибрация, вызванная дефектами сборки жёстких и полужёстких муфт, носит синусоидальный характер и имеет оборотную частоту. Будучи вызвана появлением постоянного эксцентриситета, т.е. разбалансировкой роторов, эта вибрация сохраняется постоянной как при изменении режима работы агрегата, так и в процессе длительной эксплуатации. Для роторов, соединяемых гибкими муфтами, так же возможно появление эксцентриситета из-за неисправности муфты. Нарушение нормального зацепления сопрягающихся элементов приводит к появлению неуравновешенного по окружности крутящего момента, действующего на муфту. Этот момент стремится сместить оси полумуфт относительно друг друга, что вызывает смещение центров тяжести соединяемых роторов относительно оси вращения. Указанный неуравновешенный крутящий момент возникает в случае неравномерной загрузки кулачков, зубцов или пальцев соединительной муфты вследствие: дефектов рабочих поверхностей кулачков, звёздочки или коронки; разницы в шаге кулачков, зубьев, отверстий под пальцы, витков пружины (для муфт типа "Вельман-Бибби");разницы в упругости пружин или манжет у пальцевой муфты. Серьёзным дефектом, ухудшающим работу кулачковой муфты с точки зрения, как равномерности передачи крутящего момента, так и способности компенсировать расцентровку соединяемых роторов, является неуравновешенность коронки. Поскольку балансировка коронки представляет определённые трудности, указанный дефект встречается довольно часто. Так как неуравновешенная радиальная сила, действующая на муфту, пропорциональна передаваемому ей крутящему моменту, повышенная вибрация при неисправности такой муфты находится в прямой зависимости от нагрузки агрегата. Эта вибрация носит синусоидальный характер с высокочастотными наложениями. Основная частота вибрации равна частоте вращения роторов. Частота наложений равна или кратна числу зубьев (кулачков) муфты. Амплитуда высокочастотных наложений тем больше, чем хуже качество взаимной пригонки элементов. Повышение вибрации в основном передаётся на смежные с муфтой подшипники. В случае заклинивания муфты, соединяющей роторы примерно равного веса, подшипники будут колебаться в противофазе в плоскости, перпендикулярной оси роторов. У гибких соединительных муфт расцентровка вызывает в первую очередь их быстрый износ.

ЖЁСТКОСТЬ ОПОРНОЙ СИСТЕМЫ.

Причиной повышенной вибрации может быть недостаточная жёсткость опорной системы. Влияние жёсткости опор на вибрацию очевидно. Амплитуда вибрации А обратно пропорциональна динамической жёсткости с_д

,

где с_д – динамическая жёсткость; с – статическая жёсткость; Р₀ – амплитуда возмущающей силы с частотой w. Зависимость с_д = ¦ (с), соответствующая выражению (см. рис.8). Как видно из графика, минимальное значение с_д соответствует участку кривой 3-4 и наблюдается при совпадении частоты вращения w с собственной частотой колебаний опоры. При резонансе даже небольшие возмущающие силы приводят к чрезмерной вибрации опоры. Для устранения этого явления необходима отстройка опорной системы от резонанса изменением её жёсткости (обычно в сторону увеличения) или массы. Чтобы увеличить динамическую жёсткость системы, состояние которой соответствует участку 4-5, требуется существенное повышение жёсткости с. В практике имели место случаи, когда недостаточное ужесточение опор для снижения вибрации оказывалось безрезультатным, хуже того, иногда система попадала в резонанс и вибрация резко увеличивалась. Ослабление жёсткости опор может быть следствием одного из следующих факторов:

· Отрыва фундаментной плиты от фундамента;

· ²Опрокидывания² корпуса подшипника при движении его по фундаментной плите;

· Местного отрыва опорной поверхности корпуса подшипника под действием разгружающего реактивного момента статора;

· ослабления резьбовых соединений крепления вкладыша, корпуса подшипника, фундаментной плиты (фундаментных болтов);

· коробления опорной поверхности.

ТЕПЛОВОЙ ПРОГИБ.

Одной из распространенных причин теплового дисбаланса роторов агрегатов являются задевания в уплотнениях. Задевания вызываются недостаточными радиальными зазорами, плохой центровкой уплотнительных колец, расцентровкой уплотнений при тепловых деформациях статорных узлов, большим центральным эксцентриситетом ротора. Первоначальный тепловой прогиб вызывает усиление задеваний и повышения тепловыделения в местах контакта вследствие сухого трения. Прогиб нарастает лавинообразно, вибрация достигает высоких значений и обычно требует экстренной остановки агрегата. Нередко последствием задеваний является остаточный прогиб ротора.

Задевания не всегда приводят к интенсивному росту вибрации. Они могут быть следствием, а не причиной вибрации. В большинстве случаев небольшие задевания компенсируются местной выработкой радиальных уплотнений. Причиной теплового прогиба также может служить недостаточность тепловых зазоров между насадными деталями.

Прогиб ротора.

Прогиб ротора выше допустимого приводит к задеваниям вращающихся деталей о неподвижные части турбины, приводящие к:

износу уплотнений;

возникновению повышенной вибрации подшипников и ротора;

остаточному искривлению ротора.

Можно выделить следующие виды прогиба ротора:

статический;

динамический;

термический.

Оператор БЩУ контролирует значение термического прогиба ротора при вращении ротора ВПУ в моменты пуска и останова турбины по прибору - SB11G06.

Статический прогиб ротора

Статический прогиб ротора - прогиб ротора под действием собственного веса ротора. Ориентировочная величина статического прогиба ротора 0,2мм. Статический прогиб ротора можно наблюдать в момент постановки ротора на ВПУ. Он характеризуется большой амплитудой показаний прибора контроля прогиба и колебаниями токовой нагрузки ВПУ. Статический прогиб ротора носит временный характер и убирается путём проворачивания ротора на 180° и отключения ВПУ на 30 минут.

Динамический прогиб ротора.

Динамический прогиб возникает под действием центробежных сил. При изготовлении ротора и последующей балансировке невозможно добиться полного совпадения центра тяжести ротора с его геометрической осью, поэтому ротор всегда имеет небольшой небаланс. Наличие этого небаланса и является причиной возникновения динамического прогиба ротора.

Динамический прогиб ротора зависит от частоты вращения и носит временный характер. В процессе пуска турбины при увеличении частоты вращения прогиб медленно увеличивается, затем резко возрастает, достигая максимума, и снова быстро убывает практически до нуля. Частота вращения, при которой наблюдается резкий всплеск динамического прогиба ротора, называется критической. Ротор имеет несколько критических частот вращения.

Динамический прогиб ротора наблюдается также при снижении оборотов ротора в процессе останова турбины. Ориентировочная величина динамического прогиба ротора 0,2мм. Величина динамического прогиба ротора оператором не контролируется.

Для снижения негативного влияния прогиба ротора на работу подшипников необходимо проходить критические частоты вращения ротора как можно быстрее.

Требования: ИЭ 123456.ТО.SА.ИЭ.09Г.

8.17 Запрещается выдержка на критических частотах вращения валопровода турбины (расчетные - от 790 до 1260 об/мин); при повышении или понижении частоты вращения их следует проходить с ускорением 90±10 об/мин²

8.19.2 Если при повышении частоты вращения до 1500 об/мин будет наблюдаться вибрация более 7,1 мм/с, то частота вращения ротора должна быть понижена до величины 600±25об/мин. Если при работе турбины с частотой вращения 600 об/мин в течение 15 минут не уменьшится вибрация подшипников, остановить турбину и перевести на ВПУ.

4.15 Повторное повышение частоты вращения ротора до 1500 об/мин выполнять только лишь при отсутствии задеваний в проточной части турбины и снижении вибрации опор подшипников ниже 4,5 мм/с.

4.16 Остановите турбину и включите ВПУ, если при работе турбины с частотой вращения до 600 об/мин задевания в проточной части турбины не исчезнут, а вибрация подшипников не уменьшится. Допускается работа на 600об/мин в течении 120 минут.

Термический прогиб ротора.

Термический прогиб ротора возникает вследствие неравномерного прогрева (остывания) отдельных участков ротора.

Причины появления термического прогиба ротора при остановленном роторе.

Пар, попавший в проточную часть турбины, конденсируется и выпадает на верхней части ротора в виде капель. Капли, стекая по поверхности ротора в его нижнюю часть, образуют на нижней поверхности ротора водяную плёнку. Коэффициент теплоотдачи в верхней части ротора значительно выше, чем в нижней, вследствие чего и возникает неравномерность про-грева поверхностей ротора и термический прогиб ротора.

Основной причиной появления термического прогиба ротора при его вращении являются:

задевания ротора о неподвижные части турбины;

заброс влаги в проточную часть турбины;

нарушение скорости прогрева ротора.

Регламентное значение остаточного термического прогиба ротора - не более 0,05мм.

Требования: «Технической эксплуатации электрических станций и сетей. Правила.»2003г. Киев.

8.4.25. Запрещается без включения ВПУ подача пара на уплотнения турбины и ее прогрев, а также сброс пара или горячей воды в конденсатор. Условия подачи пара в турбину, не имеющую валоповоротного устройства, определяются инструкцией по эксплуатации.для про-грева турбины...

Требования: ИЭ 123456.ТО.SА.ИЭ.09Г.

5.3.45 При работе ВПУ контролируйте прогиб ротора ЦВД по штатному прибору, его величина не должна превышать 0,05 мм. Если перед пуском турбины из любого теплового состояния произошло кратковременное отключение ВПУ и остановка роторов, необходимо тщательно контролировать их прогиб. Пуск турбины разрешается при величине прогиба менее 0,05 мм.

Останов турбины

5.33.3 При останове турбины выполняйте проворачивание роторов ВПУ до снижения температуры металла наружного корпуса ЦВД в зоне паровпуска менее 100°С при включенной системе гидроподъема роторов и маслосистеме.

5.33.4 Непрерывную подачу масла на охлаждение подшипников производите до снижения температуры металла наружного корпуса ЦВД в зоне паровпуска менее 100°С.

5.33.5 Допускается производить периодическое проворачивание роторов на 180° через каждые 30 мин. при температуре металла наружного корпуса ЦВД в зоне паровпуска менее 150°С

5.32.8 Примечание: Допускается прекратить расхолаживание атмосферным воздухом при температуре металла паровпуска ЦВД до: верх 120 и низ 95 °С, при этом следует производить периодическое проворачивание роторов ВПУ на 180° через каждые 2 часа, включив маслосистему и систему гидроподъема на 30 минут.

5.34 В случае необходимости проведения срочных работ после останова турбины, связанных с остановом ВПУ или кратковременным прекращением подачи масла соблюдайте следующие условия:

5.34.1 Допускается останов ВПУ, системы гидроподъема роторов и прекращение подачи масла на время не более 5 мин.

5.34.2 В период останова роторов должен осуществляться контроль их прогибов с помощью индикаторов, установленных у опор на свободных участках роторов, который не должен превышать 0,05 мм.

5.34.3 По истечении времени останова, включите подачу масла, систему гидроподъема роторов и ВПУ и проверните ротора на 180°, отключите ВПУ и НГПР и выдержите ротора в этом положении до исчезновения прогиба, затем включите НГПР и ВПУ для непрерывной работы.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИЛЫ.

Результаты экспериментальных исследований крупных многополюсных электродвигателей с короткозамкнутым ротором показывают, что они являются мощными источниками магнитной вибрации. Вызвано это в основном тем, что в таких машинах трудно выдержать равномерный воздушный зазор между статором и ротором. К несимметрии магнитной цепи добавляется также электрическая несимметрия обмотки статора, имеющая большое число параллельных ветвей. В связи с этим возникает опасность возбуждения вибрации низких порядков (К=1,2), имеющих большую амплитуду особенно на частоте 100 Гц. В крупных электродвигателях особое значение приобретает магнитострикция динамной стали статора, которая сильно проявляется при плохо запрессованных сердечниках, набранных из сегментов. В крупных электродвигателях трудно осуществить скос паза из-за сегментировки железа статора, в связи с чем, магнитная вибрация зубцового порядка значительно выше, чем в малых машинах. Радиальные каналы в пакете статора является источником не только воздушного шума, но и причиной сильных осевых магнитных вибраций. Надо также отметить, что чем крупнее электродвигатель, тем сложнее его корпус и спектр его собственных частот. Поэтому борьба с резонансами корпуса в таких машинах является чрезвычайно сложной задачей. Всё сказанное в равной степени относится к тихоходным синхронным двигателям.

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ВИБРАЦИЯ.

К причинам, возбуждающим высокочастотную вибрацию, следует отнести: неравножёсткость ротора в поперечном сечении; трещина в роторе; эллипсность шеек ротора; вибрация элементов статора электродвигателя; неравномерный воздушный зазор ротор – статор электродвигателя; не симметричная жёсткость опор фундамента; излом осей роторов при спаривании полумуфт; кратный резонанс опоры; межвитковое замыкание в статоре электродвигателя.

ЗАДЕВАНИЯ.

Признаками задевания являются повышенная вибрация корпуса, цилиндра, статора, улитки агрегата наряду с ростом вибрации подшипников. Вибрация нестабильна, меняется с изменением температуры, меняется при неправильном расширении элементов корпуса агрегата. Вибрация в основном оборотная однако, не поддаётся балансировке, чувствительность агрегата к балансировочным грузам не повторяется от пуска к пуску.

ДЕФЕКТЫ ПОДШИПНИКОВ.

При изготовлении деталей подшипников имеют место отклонения геометрических форм и размеров в пределах допусков, нормированных соответствующими ГОСТ. Этими отклонениями в значительной мере обусловлены вибрация и шум подшипников. Наиболее существенными из них являются:

радиальный и осевой бой колец;

- овальность, гранность и конусность колец;

- разноразмерность шариков;

- овальность и гранность шариков;

- допуски в гнёздах сепараторов;

- волнистость и шероховатость дорожек качения.

Требования к соосности.

При изготовлении машины должна быть как конструктивно, так и технологически обеспечена соосность посадочных мест на валу и в корпусе. Подшипниковая промышленность рекомендует в зависимости от типа подшипников допустимый перекос линии вала устанавливать равным не более 40 мкм на метр длины пролёта между подшипниками. Наилучшую соосность подшипниковых гнёзд обеспечивает совместная их расточка. Требование к обработке посадочных мест. Допуски на отклонение от правильных геометрических форм посадочных мест (цапфы вала и гнёда в подшипниковых щитах), а так же чистота обработки их поверхностей должны строго соответствовать требованиям ГОСТ для выбранного класса точности подшипников. Если подшипники качения туго насаживаются на неточно обработанный вал, то погрешности вала могут передаться дорожке качения внутреннего кольца и проявляться в виде повышенной волнистости. Грязь и прочие инородные тела в подшипнике и в смазке могут вдавливаться в дорожку качения и привести к увеличению шума. Учитывая, что окончательная величина рабочего радиального зазора зависит от посадки внутреннего кольца на вал и наружного на щит, а также от установившейся разности температур внутреннего и наружного кольца в рабочем режиме машины, выбор начальных зазоров в подшипнике имеет важное значение. Тип посадки наружных колец в щиты влияет на передачу вибрации. Плотные посадки усиливают эту передачу и, следовательно, способствуют увеличению шума. Менее плотные посадки более благоприятны, так как допускают демпфирование колебаний наружных колец масляными плёнками в местах контакта подшипника со щитом. Однако чрезмерно слабые посадки наружных колец могут вызвать дребезжание. Наиболее благоприятными посадками являются: -плотная – на вал; -скользящая – для наружного кольца в подшипниковый щит. Выбор смазки. При выборе типа смазки руководствуются эксплуатационными данными смазок. Однако в последнее время установлено, что смазка может влиять на виброакустические характеристики машины. Поэтому при выборе типа смазки для мало шумных машин надо руководствоваться следующим: не рекомендуется применять слишком густую смазку, так как она плохо демпфирует вибрации тел качения; гидродинамическая смазка должна препятствовать износу и заеданию, которые возможны между телами качения, сепаратором и дорожками качения; сухое трение приводит к увеличению шума, особенно это возможно при низких температурах; не следует закладывать слишком большое или недостаточное количество смазки в масляную камеру; камера должна быть заполнена на 50%;не должно быть шлака на дорожках качения подшипников, накопившегося вследствие окисления смазки, либо длительной эксплуатации; это возможно, когда температура колец выше температуры смазки, поэтому важно, чтобы конструкция подшипника позволяла производить замену смазки с тщательной промывкой подшипника от следов старой отработанной смазки.