Сторінка 6 з 9
4-6. Вібрація МАШИН
Вібрація електричних машин викликається неврівноваженістю обертових частин, механічними несправностями або причинами електромагнітного характеру. У п. 4-6-3 розглядаються деякі способи виявлення причини вібрації. Допустиму вібрацію см. В додатку 12. 4-6-1. Неврівноважені обертові частини. А. неврівноважений ротор, муфта, шків.
Додатково отбалансировать ротор. Великі шківи або муфти (якщо вони є), які можуть бути причиною вібрації, зняти і отбалансировать окремо від ротора. Додаткові маховики, наприклад у дизель-генератора, піддати окремій балансуванню.
Б. У машини, деякий час пропрацювала нормально, змістилася обмотка ротора внаслідок її недостатньої опрес-совки або слабкою бандажіровкі (це спостерігається здебільшого у швидкохідних машин), а також в разі мав місце сильного підвищення частоти обертання, наприклад, внаслідок несправності регулятора первинного двигуна .
Якщо зсув обмотки надалі не спостерігається, то вібрацію машини можна усунути додаткової балансуванням ротора. Якщо ж після виробленої додаткової балансування зміщення обмоток триває і знову з'являється вібрація, то необхідно зняти бандажі, зміцнити обмотку і встановити більш надійні бандажі. В. Посадка роторної обмотки ослаблена внаслідок всихання ізоляції. Це трапляється здебільшого в полюсних котушках синхронних машин з явно вираженими полюсами.
Зміцнити обмотку за допомогою прокладки додаткової ізоляції, ретельної опресування і затягування. Способи зміцнення обмотки залежать від конструкції машини. Після зміцнення обмотки майже завжди потрібна додаткова балансування ротора.
4-6-2. Є механічні Несправності.
A. Неправильно центрирован агрегат, що складається з декількох машин. Слід врахувати, що деякі агрегати, правильно зцентрувати в холодному стані, можуть расцентріроваться в робочому стані внаслідок деформації опор, фундаменту і т.д.
Перевірити центрування валів і в разі потреби виправити її. Б. Недостатньо закріплені обертові частини на валу, наприклад ротор, шків, маховик і ін. Недостатнім є натяг або ослабла посадка бандажів (кап) ротора турбогенератора на бочці або на центрирующие кільця, а також центрує кільця на валу. Ознаками цієї несправності є: поява контактної корозії (на посадочних місцях з'являються нальоти іржі), зростання вібрації з плином часу. Останнє пояснюється прогресуючим характером несправності.
В щодо тихохідних машинах невеликої потужності цей дефект іноді може бути усунутий більш щільною установкою клиновий шпонки, якщо вона передбачена конструкцією.
Більш радикальним методом є розточування отвору в роторі, шківі та ін. Подальша нівроку шару сталі і обробка з допусками, що забезпечують необхідну посадку на валу. У деяких випадках може бути встановлена після розточення проміжна втулка. У відповідальних і складних випадках необхідно звернутися за консультацією на завод-виготовлювач.
B. Є дефекти в зубчастих передачах внаслідок неправильного зачеплення, що не відповідає обробки зубів і т. Д.
Відремонтувати або замінити зубчасту пару. Г. Незадовільний зрощування приводних канатів і ременів призвело до появи на них неприпустимих потовщень; неправильно розташовані зшивання по відношенню до напрямку обертання шківів, в результаті чого зшивання вдаряють об шків при набіганні на нього.
Поліпшити зрощування канатів або ременів; зшити ремінь так, щоб було досягнуто безударное набігання зшивок на шків. Д. Лабіринтові ущільнення підшипників або маслоулавлівающіх кілець зачіпають за вал.
Пригнати ущільнення або кільця по валу, забезпечивши запропонований зазор. Е. Несправна сполучна муфта. Між напівмуфтами, неправильно насадженими на вал, є перекіс. Одна або обидві напівмуфти б'ють. Пальці неправильно встановлені в палацовий муфті або зношені. Нерівномірно зношені або вражені корозією кулачки або зірочки в кулачкових муфтах.
Перевірити вірність насадки і биття обох напівмуфт; перевірити установку пальців в напівмуфтах. У разі необхідності усунути підвищену биття напівмуфт, виправити установку пальців або замінити їх новими (іноді буває досить поміняти пальці місцями або просто повернути їх в своїх гніздах); відремонтувати кулачкову муфту. Ж. Шейки вала придбали овальну форму; вал викривлений. Перевірити биття вала і його шийок. Овальність шийок виправити проточкою або шліфуванням. Викривлення валу усунути спеціальної правкою (механічним або термічним способами). 3. Занадто малий або занадто великий зазор між шийками вала і вкладишами.
Встановити зазори між шийками вала і вкладишами відповідно до даних заводу-виготовлювача, а за відсутності їх - по розділу Б додатка 12.
Звернути увагу на те, щоб сполучення вкладиша з корпусом підшипника відповідало кресленням, так як надмірний (більше 0,05 мм) зазор між вкладишем і кришкою підшипника може бути причиною підвищеної вібрації підшипника навіть при нормальному зазорі у вкладиші.
І. У швидкохідних машин при неправильно вибраному зазорі між шийкою вала і вкладишем може виникнути «масляне биття» [13]. Вал при цьому піднімається гідродинамічними силами, що виникають в масляному клині між валом і вкладишем, і переміщається по замкнутому шляху в напрямку обертання; це явище періодично повторюється. Число виникають при цьому сумнівів не збігається з частотою обертання ротора, зазвичай воно менше половини частоти обертання ротора. Коливання залежать від частоти обертання валу, величини зазору у вкладиші, маси і гнучкості ротора, наявної хоча б незначною неврівноваженості останнього і від в'язкості масла, а так як в'язкість сильно залежить від температури, то також від температури масла і підшипників. Тому якщо при підвищенні температури масла вібрація зменшується або зовсім зникає, то можна з упевненістю сказати, що причиною вібрації є неправильно обраний зазор між шийкою і вкладишем.
Збільшити шабровкой бічні зазори у вкладиші, впритул до його приробиться частини, з метою розширення масляного клина. К. Занадто низька температура масла, що входить в підшипник при примусової мастилі.
Стежити за тим, щоб температура вхідного масла перед пуском машини була не нижче 30 ° С, а під час роботи машини 35-40 ° С. Л. Недостатня жорсткість підшипникових стояків, фундаментної плити, фундаменту в цілому або окремих його частин. Можлива поява резонансних коливань.
Необхідні конструктивні заходи. Попередньо треба переконатися в тому, що інші причини вібрації відсутні. Звернутися за консультацією на завод-виготовлювач. М. Машина недостатньо міцно закріплена на фундаменті; ослабла затягування анкерних болтів або болтів кріплення підшипникових стояків до фундаментної плити; неправильно розміщені монтажні клини між фундаментної плитою і фундаментом, або недостатньо їх число; неправильно залита фундаментну плиту.
Перевірити затягування анкерних болтів і болтів кріплення підшипникових стояків; перевірити монтаж машини. У разі необхідності встановити додаткові клини і знову залити фундаментну плиту відповідним цементним розчином. Н. Машині передаються вібрації від інших машин агрегату при їх жорсткому з'єднанні (наприклад, від парової турбіни, двигуна внутрішнього згоряння або ж від машини, що приводиться, наприклад від компресора, вентилятора та ін.).
З'ясувати причини вібрації інших машин агрегату і усунути їх.
Перевірити центрування валів і стан з'єднувальних муфт; в разі потреби отбалансировать ротори інших машин агрегату.
Якщо важко виявити причини вібрації агрегату, слід роз'єднати з'єднані між собою машини і пустити електричну машину вхолосту в якості двигуна. Спокійна робота машини покаже, що причина вібрації знаходиться поза нею. О. Фундамент машини коливається внаслідок передачі вібрації від сусідніх машин через будівельні зв'язку фундаменту з фундаментами інших машин, зі стінами будівлі або з перекриттям підлоги машинного приміщення. Реконструювати фундамент. П. Нерівномірне осідання фундаменту порушила правильну установку машини і центрування агрегату.
Вивірити установку машини і перевірити центрування агрегату. Р. Машина резонує зі своїм фундаментом. Якщо число власних коливань фундаменту збігається з числом коливань машини (агрегату), то вібрація з'являється тільки при певній частоті обертання і особливо шкідлива, якщо ця частота обертання збігається з номінальною частотою обертання машини.
Власні коливання фундаменту можна визначити наступним чином. Встановлюють на фундаменті невеликий двигун постійного струму, що допускає регулювання частоти обертання в можливо великих межах, і дають йому працювати при різній частоті обертання. Попередньо його якоря надають штучну неврівноваженість установкою на ньому невеликого додаткового вантажу. Якщо при номінальній частоті обертання агрегату виникають резонансні коливання фундаменту, то це показує, що причиною вібрації агрегату є резонанс.
Ретельно отбалансировать ротор і збільшити жорсткість фундаменту. Якщо найбільші вібрації виникають при частоті обертання, що лежить нижче робочого діапазону частот обертання, то при пуску машини слід якомога швидше проходити частоту обертання, при якій спостерігається підвищена вібрація. С. резонує окремі частини машини, коли частота їх
власних коливань збігається з частотою обертання ротора.
Ці явища можуть спостерігатися в щитових і стоякових подшінніках, щитах статора, фундаментальної плиті, щеточной) траверсі тощо.
Змінити жорсткість резонують частин, внісши конструктивні зміни, наприклад приваривши ребра
жорсткості.
Т. У деяких великих машин постійного струму іноді раптово з'являються значні вібрації траверси, що викликають сильне іскріння на колекторі аж до появи кругового вогню. Це відбувається через нестійкість сили тертя між колектором і щітками даної марки. Зміна коефіцієнта тертя, наприклад внаслідок зміни температури, вологості навколишнього повітря, навантаження тощо. Змінює також і частоту коливань щіткотримачів; коливання останніх і можуть викликати резонансні коливання траверси.
Вібрації, що виникають із зазначеної причини, можуть бути тимчасово усунені, якщо злегка змастити поверхню колектора парафіном (провести парафінової свічкою по котра утворює колектора); завдяки цьому миттєво змінюються умови тертя і вібрації затухають. Це явище може, бути радикально усунуто підбором щіток відповідної марки. У. Частота вимушених коливань при номінальній частоті обертання ротора машини збігається з власною частотою коливань системи ротор - опори. Такий збіг може бути при невдалому розрахунку ротора.
Звернутися за консультацією на завод-виготовлювач. Ф. Різна жорсткість ротора турбогенератора за двома його осях. Вібрації з цієї причини спостерігаються у великих двополюсних турбогенераторах. Різниця в жорсткості ротора викликається наявністю в ньому великих зубців (рис. 4-11). Найменший прогин буває при вертикальному розташуванні осі великих зубців, а найбільший - при її горизонтальному положенні. У зв'язку з цим за один оборот відбуваються два повних цикли зміни статичного прогину, тобто при обертанні ротора спостерігається вібрація його з подвійною частотою обертання.
Таку вібрацію можна усунути тільки конструктивними змінами ротора, що в експлуатації нездійсненно. Як показав досвід, величина цих вібрацій завдяки конструктивним заходам, здійснюваним заводами-виробниками, знаходиться в більшості випадків в допустимих межах. 4-6-3. Виникли ненормальні електромагнітні явища. А. З'єднання в обмотці статора машини змінного струму зроблені неправильно.
Мал. 4-П. Перетин ротора турбогенератора
Див. П. 2-7-12, А. Б. Коротке замикання в фазному роторі асинхронного двигуна. Машина вібрує з частотою ковзання.
Див. П. 2-5-3.
В. Междувітковое з'єднання або замикання на корпус в двох місцях обмотки збудження синхронної машини. Див. § 3-6, п. В. Г. Котушки полюсів синхронних машин неправильно з'єднані між собою.
Перевірити полярність полюсів і виправити неправильні з'єднання котушок. Д. Обрив в стрижнях ротора короткозамкнутого асинхронного двигуна.
Див. П. 2-5-2, Е. Е. Обрив в демпферних стрижнях синхронних машин (проявляється головним чином при навантаженні двигуна). Див. П. 2-5-2, Е. Ж. Сталь ротора (якоря) деформована або має биття, внаслідок чого зазор між статором і ротором при обертанні ротора постійно змінюється, магнітний потік в зазорі стає несиметричним, з'являється обертається сила одностороннього тяжіння між ротором і статором, що викликає вигин вала або коливальні рухи статора при недостатньо жорсткої конструкції останнього. В асинхронних двигунах, де зазор відносно малий, може статися зачіпання ротора за сталь статора.
Обточити ротор (якір) або відшліфувати його наждачним кругом. Слід мати на увазі, що збільшення зазору між статором і ротором в асинхронному двигуні погіршує його коефіцієнт потужності. 3. У асинхронному двигуні мають місце вібрації через невдалий співвідношення чисел зубців статора і ротора. Див. П. 2-9-3.
І. Дуже велика нерівномірність зазору між ротором і статором. При цьому виникають вібрації подвійний частоти обертання. Нерівномірність зазору в межах, зазначених у додатку 12, не може служити причиною вібрації.
Відрегулювати зазор між ротором і статором. К. Корпус статора великого турбогенератора вібрує через те, що електромагнітні сили, прикладені до статора, стягують кругле кільце активної сталі статора по осі полюсів і деформують його в еліпсоїдального. Цей дефект спостерігається при недостатній жорсткості корпусу статора. При цьому діаметр розточення зменшується уздовж осі полюсів (осі великих зубців) і збільшується уздовж поперечної осі. На рис. 4-12, а зображено перетин ротора при вертикальному, а на рис. 4-12, б - при горизонтальному розташуванні осі полюсів. За один оборот двополюсного ротора радіальний зсув кожної точки статора проходить два повних циклу, т. Е. Розглянута точка вібрує з подвійною частотою обертання ротора.
Мал. 4-12. До поясненню причин виникнення вібрацій подвійний частоти
Вібрації можуть бути зменшені лише різними конструктивними: заходами. Л. Занадто велика несиметрія навантаження турбогенератора. Знизити несиметрію до допустимих меж (див. П. 3-8-4).
У багатьох випадках можна легко визначити, чи є вібрація наслідком неврівноваженості, механічну несправність або електромагнітних явищ. Розглянемо як приклад один із способів встановлення причини підвищеної вібрації двигуна або генератора.
Двигун відключають від мережі і перевіряють вібрацію його в той час, коли його частота обертання практично ще не встигла знизитися. Генератор збуджують до номінальної напруги при номінальній частоті обертання. Якщо при відключенні двигуна від мережі або при знятті збудження з генератора вібрації зникають, то можна вважати, що вони викликаються електромагнітними причинами.
Визначення частоти вібрації також часто допомагає виявити її причину. Овальність шийок валу викликає
вібрації подвійний частоти обертання. Якщо причиною вібрації є «масляне биття» (див. П. 4-6-2, І), то частота вібрації при цьому менше половини частоти обертання. Неврівноваженість обертових частин викликає вібрацію з частотою обертання.