Методика динамічного балансування - Усунення підвищеної вібрації електричних машин
К. МЕТОДИКА ДИНАМІЧНОГО БАЛАНСУВАННЯ Для проведення динамічного балансування ротора у своїх підшипниках необхідно мати не тільки апаратуру, а й певну методику. Не можна починати балансування машини, не маючи заздалегідь чіткого уявлення про послідовність майбутніх операцій або розраховуючи на те, що місце встановлення потрібної маси, що коригує, вдасться «намацати» за допомогою обходу. В даний час існує кілька різних методів балансування, в яких вектор необхідної коригуючої маси знаходиться розрахунковим шляхом на підставі збільшення вібрацій від установки на ротор пробних мас. Кожен з цих методів дозволяє досягти необхідної збалансованості ротора машини, однак між ними є суттєві відмінності як у послідовності операцій процесу балансування, так і обсягом необхідних розрахунків. Застосовувані методи динамічного балансування засновані на припущенні, що при незмінній частоті обертання ротора розмахи основної гармонійної складової вібрації підшипників на кожному кроці балансування, тобто від одного пуску до наступного, пропорційні збурюючим силам, що викликають їх, і що зсув фаз збурювальної сили вібрації у своїй не змінюється. Електричні машини в більшості випадків мають симетричне виконання, і для них найбільш ефективною виявляється методика роздільного зниження статичної та моментної складових динамічної неврівноваженості ротора. Ця методика є окремим випадком врівноваження ротора гнучких валів за формами вільних коливань [31]. Маючи велику наочність і простоту розрахункових операцій, вона дозволяє в той же час проводити балансування ротора за мале число пусків. До початку балансування потрібно виконати такі операції підготовки:зробити розмітку площин корекції у напрямі обертання з інтервалами трохи більше 30°; нульові позначки з обох боків повинні бути в одній радіальній площині. На зручному для спостереження торці ротора в тій же поверхні фарбою наноситься позначка - початковий радіус. Поруч знаходиться лімб для відліку фази по стробоскопу (рис. 10); кутова розмітка лімба проводиться проти обертання з інтервалом трохи більше 10°. Нульова позначка лімба розташовується вертикально. Підготовка приладів здійснюється відповідно до інструкцій, що додаються.
Балансування гнучких роторів.
Основна складність врівноваження гнучкого ротора у тому, що його не можна збалансувати всім можливих частот обертання, якщо розміщувати вантажі лише у двох площинах. В електромашинобудуванні до розряду гнучких відносяться в основному ротори турбогенераторів; їхня робоча частота обертання знаходиться між першою і другою, а у найбільших — між другою і третьою критичними частотами обертання. Тому для досягнення спокійного ходу турбогенератора достатньо провести балансування за двома, максимально за трьома формами коливань [4]. Балансування проводиться по черзі при критичних частотах обертання, що лежать нижче за робочу, і при робочій частоті обертання. Пробні та врівноважуючі системи коригувальних мас встановлюються не тільки в торцевих площинах, а й на бочці ротора (рис. 8 - прямокутники, що заштрихують). Показані на цьому малюнку системи коригувальних мас взаємно незалежні, кожна з них при встановленні на ротор впливає лише на свою форму коливань, не змінюючи вібрацій за іншими формами. Ці системи коригувальних мас використовуються при балансуванні як пробні та врівноважуючі. Розрахунки проводяться за формулою (22а) з виділенням симетричнихскладових при балансуванні за першою та третьою формами та кососиметричних складових при балансуванні за другою формою. Балансування гнучкого валу за цією методикою забезпечує можливість зниження вібрацій до необхідного рівня у всьому діапазоні частот обертання - від нуля до робочої; однак виконати таке балансування можна лише в умовах заводу-виробника, де з метою доступу до середньої частини ротора балансування виробляють поза статором. Якщо необхідно зробити балансування турбогенератора у зібраному вигляді, доступними для установки вантажів виявляються лише дві крайні площини виправлення. У цьому випадку ротор можливо балансувати лише симетричними та косо-симетричними системами вантажів, тобто як жорсткий, при одній балансувальній частоті обертання, яку зазвичай приймають рівною робочою. Для роторів з л1кр>лраб таке врівноважування здійснимо; якщо ж балансування симетричною системою вантажів при робочій частоті обертання може підвищити вібрації при першій критичній частоті обертання, з чим доводиться миритися, якщо немає можливості перенести маси, що коригують, на бочку ротора. Зазначимо ще одну особливість балансування гнучких роторів: для машин деяких типів чутливість симетричної складової вібрацій опор до статичної системи коригувальних мас в торцевих площинах корекції виявляється настільки незначною, що відбалансувати ротор вантажами прийнятної величини не вдається. Такі випадки мають місце у роторів, для яких так звана нечутлива частота обертання близька до балансувальної частоти обертання або збігається з нею; для балансування ротора коригувальні маси доводиться переносити на бочку ротора. При перенесенні на бочку системи коригувальних мас будь-якої форми її необхідно перерахувати таким чином, щоб булазбережено досягнуту раніше збалансованість за формою, що переноситься, і не змінено вібраційний стан за іншими формами. Цей розрахунок є дуже відповідальною операцією, оскільки виїмка ротора для встановлення коригувальних мас на бочку вимагає багато праці та часу. Методика перенесення докладно розглянуто у роботі [4]. У більшості випадків, однак, балансування ротора турбогенератора при робочій частоті обертання може бути успішно виконана установкою коригувальних мас у двох площинах корекції тими самими прийомами, що і для жорстких роторів.