ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диагностика технического состояния из "Эксплуатация и ремонт компрессоров и насосов" Причины вибрации установок. В последнее время в промышленности наблюдается тенденция к увеличению мощности машин и технологического оборудования при одновременном уменьшении массы и габаритов оборудования (на единицу продукции). Уменьшение массы оборудования приводит зачастую к снижению жесткости конструкций, что обусловливает вибрацию машин этому же способствует увеличение быстроходности оборудования, в первую очередь компрессоров и насосов. [c.219] Сама по себе энергия пульсации не может вызвать интенсивной вибрации, но в рамках механической системы она служит источником силы, вызывающей вибрацию. На длинном прямолинейном участке трубопровода пульсации давления газа распределяются равномерно по периметру трубы, поэтому там не могут возникнуть значительные силы, способные возбудить колебания трубопроводов. Такие колебания возможны лишь при условии резонанса, когда даже небольшие продольные усилия, вызванные местными сопротивлениями, например шероховатостью, овальностью или изменением поперечного сечения трубы, могут возбудить значительные поперечные колебания трубопровода. [c.220] Процесс распространения волн давления в трубопроводах аналогичен распространению плоских акустических волн, поэтому вынуждающая сила может появиться в основном на участке с изменением сечения трубопровода, отводами или технологическими аппаратами. Источниками вибрации являются арматура, переходные патрубки, диафрагрмы и другие сопротивления, изменяющие эффективную площадь сечения трубопровода. Пульсирующий поток газа, проходя через отвод (поворот), создает динамическую силу, обусловленную разностью внешней и внутренней площадей отвода и вызывающую его вибрацию. [c.220] Величина динамической силы определяется скоростью движущегося потока газа и изменением направления движения. Поскольку скорость потока газа из цилиндров компрессора меняется периодически, в трубопроводе соответственно возникают периодические реактивные силы от изменения направления движения газа. Частота этих сил является функцией частоты работы компрессора. [c.220] Из формулы видно, что в наиболее неблагоприятных условиях находятся участки трубопроводов с большими углами поворотов, в то время как плавное изменение направления потока не вызывает значительных вибраций. Например, при диаметре трубопровода 60 мм, давлении 5 МПа и неравномерности давления, равной 12%, на участке трубопровода с углом поворота 90° усилие от пульсирующего потока достигает 5 кН. [c.220] Источником вибрации являются также линии трубопровода, закрытые с обоих концов (коллекторы всасывания и нагнетания, закрытые емкости, аппараты и т.д.). Фаза вектора силы у одного конца подобного объекта может совпадать или не совпадать с фазой вектора силы на противоположном К01ще. Результирующая совпадающих по фазе вызывает периодическое увеличение напряжения в теле аппарата, коллектора. Результирующая не совпадающих по фазе сил вызывает вибрацию объекта и присоединенного к нему трубопровода. [c.220] Наиболее интенсивная вибрация возникает при совпадении собственной частоты колебаний механической системы с частотой одной из гармонических составляющих пульсаций давления. Поэтому еще на стадии проектирования нагнетательных установок одним из важнейших факторов является определение и исключение возможного резонанса. [c.220] Кроме основного источника вибраций — пульсирующего потока газа или жидкости — существуют и другие причины высоких колебаний. [c.221] Гидродинамическими источниками вибраций центробежных насосов могут быть неоднородность потока на выходе из колеса, вихреобразование в проточной части, кавитация. Анализируя течение реальной жидкости в центробежном насосе, можно назвать два основных источника возмущений, вызывающих вибрацию насоса. Первым источником являются нестационарные гидродинамические силы на лопатках направляющего аппарата и колеса насоса, возникающие вследствие потенциального взаимодействия решеток. Анализ этих сил показывает, что на направляющем аппарате они на порядок выше, чем на рабочем колесе, и их амплитуды достигают 30% от среднего значения. [c.221] Вторым источником вибрации являются пульсации давления жидкости в насосе, имеющие характер звуковых колебаний. Пульсации давления возникают, во-первых, при пересечении лопатками направляющего аппарата вязких слоев за лопатками колеса, при отрыве вихрей, при обтекании элементов проточной части, а во-вторых — при кавитации. [c.221] В первом случае амплитуды и спектр частот пульсаций давления зависит от числа оборотов насоса и числа лопаток колеса и направляющего аппарата. При кавитации наблюдаются более высокие частоты пульсаций, однако хаотическое захлопывание кавитационных пузырей, сопровождаемое излучением волн давления, создает широкий спектр возмущающих сил. [c.221] Основным механическим источником вибраций служит неуравновешенность вращающихся деталей машин. Это относится преимущественно к машинам центробежного типа, характеризующимся, как правило, большой частотой вращения. [c.221] Неуравновешенность от неравномерного распределения масс по окружности сечения вращающихся тел может возникнуть после ремонта роторов турбокомпрессоров, перемотки роторов электродвигателей, при разрушении дисков или лопаток роторов. Неуравновешенность от смещения главной центральной оси инерции детали относительно ее оси вращения может возникнуть после проточки шеек, при ослаблении посадки деталей на валах, при расцентровка соединяемых валов, изгибе валов и других неполадках. [c.221] К механическим причинам, вызывающим вибрации, следует отнести также ударные нагрузки при перекладке зазоров в механизме движения и нарушении смазки в подшипниках. Этому же способствуют ослабление посадки вкладышей в расточках подщипников, а также отрыв фундаментных рам вследствие некачественной подливки рамы или разрушения подливки при эксплуатации. [c.221] К основным источникам вибраций электромагнитного характера следует отнести витковые замыкания в роторах, неравномерность воздушного зазора между статором и ротором, колебания сердечника статора и др. [c.221] Пульсирующий поток газа или жидкости обусловливает ухудшение показателей эксплуатации поршневой машины снижение производительности и перерасход мощности на компримирование. Низкочастотные гармонические составляющие пульсирующего потока вызывают изменение нагрузок на шатунно-кри-вошипный механизм поршневой машины, а высокочастотные составляющие — усиленный стук и ускоренное разрушение клапанов и других узлов и деталей. Таким образом, наряду со снижением экономичности при пульсации потока газа снижается надежность эксплуатации машин и возрастает вероятность аварийного разрушения трубопроводов и их опор, а также разгерметизации фланцевых соединений. Все это существенно увеличивает эксилуатационные расходы и снижает производительность технологических установок. [c.221] При продолжительности воздействия менее 20% смены допускается превышение указанных величин в 1,5 раза. [c.222] Из санитарных норм следует, что опасность воздействия вибрации на организм человека повыщается с возрастанием частоты, а при постоянной частоте — с ростом амплитуды. Очень вредное воздействие оказывают вибрации инфразву-ковой частоты (менее 10 Гц), поскольку собственная частота колебаний внутренних органов человека составляет порядка 6—9 Гц, а частота альфа-волн мозга — 7 Гц. [c.222] Вибрация, а также сопровождающий ее шум прямым образом влияют на утомляемость организма и обычно приводят к снижению производительности труда работающих и качества работы. Например, при увеличении шума с 80 до 90 дБ производительность труда снижается на 25%. Установлено, что снижение производительности тем больше, чем сложнее трудовой процесс и чем больше в нем элементов умственного труда. [c.222] Допустимые нормы колебаний. Результаты многочисленных измерений вибраций оборудования и коммуникаций дали возможность сопоставить вибрационные характеристики однотипных систем при различных условиях эксплуатации в течение длительного времени. Было определено, что допустимый размах колебаний фундаментов тихоходных машин (до 200 мин- ) не должен превосходить 0,6 мм (табл. VH-3). [c.222] Вернуться к основной статье