Усунення несправностей надмірної вібрації в обертовому обладнанні

1. Опис проблеми та обсяг

Надмірна вібрація в обертовому обладнанні є критичною проблемою, яка може призвести до поломки обладнання, загрози безпеці та значних простоїв. У цьому посібнику розглядаються такі симптоми, як ненормальний шум, знос підшипників, рух вала та невідповідність у насосах, компресорах, турбінах і коробках передач. Класифікація за ступенем тяжкості така:

• Критичний: рівні вібрації, що перевищують 10 мм/с RMS, що супроводжується чутним шумом або видимим рухом валу
• Сильний: рівень вібрації між 5–10 мм/с RMS, з можливістю пошкодження підшипника або зносу компонентів
• Незначна: рівень вібрації нижче 5 мм/с RMS, без безпосереднього ризику поломки

2. Техніка безпеки

Завжди використовуйте процедури блокування/маркування перед оглядом або ремонтом обертового обладнання. Переконайтеся, що обладнання знеструмлено та ізольовано від усіх джерел енергії. Не знімайте та не замінюйте компоненти, коли система знаходиться під тиском або в русі. Використовуйте відповідні ЗІЗ, включаючи рукавички, захисні окуляри та засоби захисту слуху. Майте на увазі такі небезпеки, як гарячі поверхні, витік рідини під високим тиском і ураження електричним струмом.

3. Необхідні діагностичні засоби

4. Контрольний список початкової оцінки

5. Блок-схема систематичної діагностики

1. Виміряйте рівні вібрації за допомогою аналізатора вібрації. Запишіть середньоквадратичні значення та частотний спектр.
1. Якщо вібрація перевищує RMS 10 мм/с, перейдіть до кроку 2.
2. Якщо вібрація нижча за 5 мм/с RMS, перевірте, чи немає ослаблених компонентів або невідповідності з’єднання (Крок 4).
2. Визначте компоненти домінантної частоти за допомогою аналізу ШПФ. Визначте, чи є частота гармонікою частоти обертання (наприклад, 1x, 2x, 3x).
1. Якщо частота 1x є домінуючою, розгляньте дисбаланс або неузгодженість (Крок 3).
2. Якщо частота 2x є домінуючою, подумайте про зміщення або дефект підшипника (Крок 6).
3. Якщо гармоніки 3x або вище є домінуючими, перевірте наявність проблем із зачепленням шестерні або дефектів підшипників (Крок 7).
3. Перевірте дисбаланс вала. Використовуйте стробоскоп, щоб спостерігати за рухом валу та вимірювати биття. Якщо биття перевищує 0,005 дюйма, перейдіть до кроку 8.
4. Перевірте центрування муфти за допомогою інструмента для лазерного центрування. Якщо зміщення перевищує 0,002 дюйма, перейдіть до кроку 9.
5. Виміряйте температуру підшипника за допомогою тепловізійної камери. Якщо температура перевищує температуру навколишнього середовища на 60 °C, розгляньте дефект підшипника (Крок 10).
6. Перевірте резонанс. Якщо рівень вібрації зростає під час роботи поблизу власної частоти (наприклад, 50–100 Гц), розгляньте резонанс (Крок 11).
7. Перевірте сітку шестерні. Якщо переважає частота зачеплення зубчастих коліс, перевірте наявність зносу або зміщення зубців (Крок 12).
8. Виконайте перевірку підшипників. Перевірте наявність ямок, подряпин або проблем із змащенням. Якщо стан підшипника поганий, замініть (Крок 13).
9. Перевірте стан з’єднання. Перевірте наявність зносу, розхитаності чи зміщення. За потреби замініть або вирівняйте (Крок 14).
10. Підтвердити резонанс. Відрегулюйте швидкість або додайте демпфування, щоб пом’якшити резонанс (Крок 15).
11. Перевірте стан передач. Перевірте зуби на знос, задири або неправильне розташування. За потреби замініть або вирівняйте (Крок 16).
12. Замініть несправний підшипник. Переконайтеся, що новий підшипник відповідає стандартам ISO 15014-1. Перевстановіть і перевірте вирівнювання (Крок 17).
13. Вирівняйте вали. Використовуйте інструмент лазерного вирівнювання, щоб забезпечити паралельність і концентричність у межах 0,002 дюйма (Крок 18).
14. Відрегулюйте робочу швидкість, щоб уникнути резонансу. Якщо це неможливо, встановіть амортизаційні або віброізолятори (Крок 19).
15. Замініть пошкоджені шестерні. Переконайтеся, що нові механізми відповідають стандартам AGMA 2001-D04. Перевстановіть і перевірте сітку (Крок 20).

6. Матриця причин несправності

7. Аналіз першопричини для кожної несправності

Дисбаланс валу

Чому це відбувається: Нерівномірний розподіл маси на роторі спричиняє відцентрову силу, яка призводить до вібрації. Поширеними причинами є ослаблені компоненти, зношені підшипники або нерівномірне видалення матеріалу.

Як підтвердити: Виміряйте биття валу за допомогою стробоскопа. Якщо биття перевищує 0,005 дюйма, можливий дисбаланс.

Які пошкодження це спричиняє: передчасне зношування підшипників, збільшення навантаження на ущільнення та можливий злам ротора. Якщо залишити невирішеним, це може призвести до катастрофічної невдачі.

Зміщення

Чому це відбувається: Невідповідність між валами може виникнути через неправильне встановлення, теплове розширення або знос муфт чи підшипників.

Як підтвердити: Використовуйте інструмент лазерного вирівнювання, щоб виміряти паралельність і концентричність. Якщо розсувність перевищує 0,002 дюйма, це основна причина.

Які пошкодження це спричиняє: Надмірне навантаження на підшипники, підвищене зношування зубів муфти та можливий вигин валу. Може призвести до передчасного виходу з ладу обертових компонентів.

Дефект підшипника

Чому це відбувається: Дефекти підшипників, такі як ямки, подряпини або відсутність мастила, можуть спричинити нерівномірний рух і вібрацію. Також може сприяти забруднення або неправильне встановлення.

Як підтвердити: Виміряйте температуру підшипника за допомогою тепловізійної камери. Якщо температура перевищує температуру навколишнього середовища на 60°C, ймовірна несправність підшипника.

Яких пошкоджень це спричиняє: Підвищене тертя, шум і знос суміжних компонентів. Може призвести до заклинювання підшипника або блокування вала.

Резонанс

Чому це відбувається: Резонанс виникає, коли робоча швидкість відповідає власній частоті системи. Це може бути через неправильну конструкцію, відсутність амортизаторів або структурні недоліки.

Як підтвердити: Використовуйте аналіз ШПФ, щоб визначити піки частоти. Якщо вібрація посилюється на певних частотах, ймовірною причиною є резонанс.

Які пошкодження це спричиняє: Надмірне навантаження на компоненти, що призводить до втомленої поломки. Може спричинити катастрофічний збій, якщо його не вирішити.

8. Покрокові процедури вирішення

Дисбаланс валу

1. За допомогою стробоскопа виміряйте биття валу. Якщо биття перевищує 0,005 дюйма, продовжуйте.
2. Збалансуйте вал за допомогою точного балансувального верстата. Забезпечте точність в межах ±0,001 дюйма.
3. Знову встановіть вал і перевірте центрування за допомогою лазерного інструменту. Забезпечте концентричність у межах 0,002 дюйма.
4. Повторно виміряйте рівень вібрації. Якщо вібрація нижче 5 мм/с RMS, проблему вирішено.

Зміщення

1. Використовуйте лазерний інструмент для вирівнювання, щоб виміряти паралельність і концентричність вала.
2. Відрегулюйте вирівнювання з точністю до 0,002 за допомогою прокладок або регульованих муфт.
3. Перевірте вирівнювання, вимірявши повторно та переконавшись, що биття не перевищує 0,005 дюйма.
4. Повторно виміряйте рівень вібрації. Якщо вібрація нижче 5 мм/с RMS, проблему вирішено.

Дефект підшипника

1. Перевірте підшипник на наявність ямок, подряпин або забруднення.
2. Замініть підшипник на новий, який відповідає стандартам ISO 15014-1.
3. Знову встановіть підшипник і забезпечте належне змащення відповідно до специфікацій виробника.
4. Повторно виміряйте рівень вібрації. Якщо вібрація нижче 5 мм/с RMS, проблему вирішено.

Резонанс

1. Використовуйте аналіз ШПФ, щоб визначити власну частоту системи.
2. Відрегулюйте робочу швидкість, щоб уникнути резонансу. Якщо це неможливо, встановіть демпферні або віброізолятори.
3. Повторно виміряйте рівень вібрації. Якщо вібрація нижче 5 мм/с RMS, проблему вирішено.

9. Профілактичні заходи

10. Запасні частини та компоненти

Щоб дізнатися більше про запчастини та компоненти, відвідайте наш електронний каталог: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Література

• ANSI/ASME B73.1-2010: центрування валу
• ISO 15014-1: Підшипники кочення
• IEEE 112-2015: Обертові електричні машини
• NFPA 70: Національний електротехнічний кодекс
• Інструкція з технічного обслуговування UNITEC-D: центрування валу та контроль вібрації