大型运转设备振动超差原因分析及减振措施

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2010-08-21 17:20 热度:

  摘要:在大型运转设备试车工程中经常出现问题是机组振动,这对于设备的正常运行和设备机组的自身安全都有很大的安全隐患,常常是影响大型运转设备正常运行的关键所在。本文通过对大型运转设备振动产生原因的分析,总结,制定出相应的解决办法。
  关键词:运转设备,振动超差,分析及对策
  一、 大型运转设备振动超差产生原因:
  大型高速运转设备对安装质量要要求很高,各动静部分的间隙
  往往很小。正常运转过程中,对设备主要部位的振动都有严格的要求,如汽轮机组个轴承处的振动不允许超过0.03mm,即使通过临界转速时,振动值也不允许超过0.10mm;高压给水泵务轴承处的振动不允许超过0.06mm,大容量的风机对振动也有严格控制,不允许超过0.10mm,如果这些高速运转设备的大型设备,一旦振动超差,势必使转子受到巨大的离心力,这个不规则的离心力越来越大,致使振动更加超差,这对机组的使用寿命是一个严重的缩短因素,而且超差振动往往会引起动静部分的摩擦,存在着巨大的安全隐患,严重时损坏设备,造成不可预见的损失。因此在设备的出厂证明书上对设备的振动都有明确的要求,超过规定振动值,必须查找出原因,解决后方可运转。而大型运转设备振动超差的原因却有诸多因素,基础质量、垫铁安装不符合要求、地脚螺栓没有拧紧、轴对中超差、联轴器销子分布不对称、轴承间隙不适,胎具精度不高,二次灌浆工艺不先进,热力设备受膨胀不均匀等等均有可能造成振动超差。
  二、 产生原因分析
  以下仅对垫铁安装、轴对中、联轴器销子分布三种情况加以分
  析,仅供参考。
  (一)垫铁安装
  有些施工人员认为,设备的垫铁安装并不是那么重要,只要把垫铁支实设备、水平度合格、轴对中符合要求,就不会引起震动超差、其实不然,垫铁是设备的根基,只有设备的根基作好,设备才能稳定。
  假如一台设备需要10组垫铁(符合要求)方可满足要求,但是在实际施工中每组垫铁接触面积只有40%(每组按3块计算),那么这样的垫铁组两组才能起到一组的效果,最后10组垫铁肯定不能满足施工需要。造成后果,整台设备震动都超差。
  (二)轴对中
  轴对中工作就是把两个轴的中心调整到同条直线上,轴对中效果越好,震动就会越小。
  假如一对联轴器的外圆直径为300mm,轴长为2m。在轴对中过程中轴向间隙超差0.05mm,则由图1可知
                                 图1.jpg
  △ ABC∽△ONM
  ∴AB:CB=ON:MN
  ∵MN=ON*CB/AB
  =2000*0.05/300=0.34mm
  也就是一个很小的超差将回引起远离联轴器端较大的位移。
  振动超差的表现:远离联轴器端的震动大。
  (三)联轴器销子分布

                                                                            图2.jpg
  这属于动平衡范畴(图2)
  假如销子A比销子B超重10g,可以计算出销子质量偏差引起的林心理(转速为1000r/min)
  F=mv2/R
  =10ⅹ10-3ⅹ(2∏ⅹ1000/60)2ⅹ0.15
  ≈20kg
  也就是,在运转过程中有20kg的力在撞击对轮。速度越高,离心力就越大,震动就越明显。
  销子质量分布不均匀引起震动表现:联轴器处的震动大
  
  
  三、 应对措施
  针对以上分析作出如下对策:
  (一)垫铁安装要求如下:
  1.垫铁的材质应为钢板或铸铁件,或按制造厂规定使用特制的混凝土垫块;
  2.组织专业人员用0.03mm塞尺,对已研磨过的随机垫铁组检查,对于精度极差的垫铁组,重新机加工并研磨,并涂红丹粉进行检查,确保每组垫铁接触面达70%以上。
  3.斜垫铁的薄边厚度一般不小于10mm,斜度为1/10~1/25。
  4.垫铁应平整、无毛刺。平面四周边缘应有450倒角,表面粗糙度应为,相互接触的两块应密实无翘动。
  5.垫铁的静负荷
  P静=F/S≤3~5MPa
  上式中F为每组垫铁的受力值,一般为
  F=设备重量/垫铁组数
  S为每组垫铁的面积
  6.每组垫铁不超过3块,其中只允许有一对斜垫铁。
  7.两块垫铁错开面积不应超过该垫铁面积的25%,且用0.05mm 的塞尺一般塞不进。
  8.每组垫铁防止在负荷集中的地方,组与组距离为300~700mm。
                                     图3.jpg
  
  (二)联轴器轴对中方法
  百分表安装如图3
  缓慢地盘动转子,每转900测量一次并记录,即在5个位置(包括起点00)上检查两个半联轴器的径向值a和轴向间隙b,记录成如图4形式。
                         图4.jpg
  如果al=a5,bll-b21=b51-b52,则说明专用工具和百分表在走动测量过程中无走动,测量无误差,测量数据是可靠的,同轴度计算方法如下:
  径向偏差(径向位移)
  水平方向:X2=(a2-a4)/2
  垂直方向:=(a1-a3)/2
  轴向偏差(倾斜)
  水平方向:Xb=〔(b22+b41)-(b21+b42)〕/2
  垂直方向:yb=〔(b11+b31)-(b12+b31)〕/2
  当上述X2、ya、Xb、yb都符合要求时对为合格。
  (三)销子的对手对称分布
  1.首先将销子用天平秤量记录下每个小子的质量;

                                                                图5.jpg
  2.画出销子分布图(图5);
  3.根据销子重量对称均匀分布各销子,使任一条轴线为对称轴时,两边销子重量相等。
  (四)控制二次灌浆质量
  为控制二次灌浆质量,在灌浆时可采用性能更加稳定的环氧树脂代替水泥进行灌浆。
  环氧砂浆的材料配比及调制过程中的颜色变化

                               表1.jpg
    先将基液环氧树脂水浴加热到40~50度后,加入丙酮搅拌5分钟,然后加入邻苯二甲酸二丁脂并搅拌均匀;5分钟后,当温度控制在30~35度时,再加入乙二胺并不停地搅拌使其均匀;再等5分钟后加入60~70度的填料细砂(用水冲洗,使含泥量<0.20%,并用铁锅炒干,再冷却至70度待用)并搅拌20分钟至均匀,出锅后迅速灌浆,用铁扒精细振捣,避免产生空洞,使机器底座与灌浆层紧密结合。经过养护强度、韧性等指标均高于设计要求。
  四、 采取对策后的效果
  通过以上方法的实施,在大型运转设备试运中我们利用振动仪对设备振动进行测量,并与设备正常运行、报警状态、连锁停车状态的振动振幅值(随机资料)进行了比较,结果证实大型运转设备在各转速下的振幅比设计振幅值至少下降60%。设备投产过程前均一次试车成功,使用中运行平稳,业主普遍反应良好。
  
  参考文献:
  ⑴压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范北京中国计划出版社1998
  ⑵泵站设计规范国家技术监督局中华人民共和国建设部1997
  ⑶鼓风机随机资料沈阳鼓风机厂
 

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