Все многочисленные способы установки нагнетателей можно объединить в две группы: 1)установка на жестком основании; 2)установка на упругом основании.

Свидетельством хорошего качества изготовления нагнетателя и выполнения монтажных работ по его установке является отсутствие вибрации при работе нагнетателя. Вибрацией называют механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве. Вибрацию нагнетателей вызывает вращение недостаточно сбалансированных элементов. Она отрицательно сказывается на долговечности не только самих нагнетателей, но и строительных конструкций здания.

Вибрация нагнетателей характеризуется амплитудой и частотой колебаний – собственных и вынужденных. Собственные колебания в системе происходят после единичного внешнего возмущения, например, удара; вынужденные колебания – под действием внешних периодических сил, которые действуют независимо от колебаний в системе.

Причинами вибрации могут быть неточность изготовления в заводских условиях рабочего колеса, грубая насадка колеса на вал, неточность сборки и т.д. Для устранения вибрации, вызванной этими причинами, проводят статическую и динамическую балансировки.

Деление балансировки на статическую и динамическую является условным, так как в процессе динамической балансировки устраняется также и статический дисбаланс. Для сравнительно узких колес небольшого диаметра, вращающихся с невысокими скоростями, можно обходиться одной статической балансировкой. При отношении ширины колеса к диаметру, равном 0,3 и более, следует проводить динамическую балансировку.

Наиболее простым и распространенным приспособлением для статической балансировки являются балансировочные параллели, представляющие собой два стальных горизонтальных бруса. Рабочее колесо на параллелях стремится занять такое положение, при котором неуравновешенный груз находится в нижней точке. Благодаря этому можно легко найти плоскость дисбаланса.

Статическая балансировка производится в следующем порядке. Закрепленное на валу рабочее колесо помещают на опоры балансировочного приспособления и в установившемся положении отмечают верхнюю точку. Операцию повторяют 2-3 раза, отклоняя колесо примерно на 90 0 от положения равновесия в разные стороны. Местом установки уравновешивающего груза принимают точку А, находящуюся на равном расстоянии от полученных отметок 1 и 2 (рис.1,а). Для определения массы уравновешивающего груза колесо поворачивают так, чтобы радиус ОА занял горизонтальное положение. Затем в точке А закрепляют такой пробный груз Р, при котором колесо поворачивается на 10-15 0 по часовой стрелке (рис.1,б). После этого колесо поворачивают на 180 0 и навешивают дополнительный груз , который вызывает поворот колеса на такой же угол 10-15 0 в том же направлении (рис.1,в). Из равенства

М = (Q x -pr)cos= [(Р+)/r-Q x ]cos,

Где Q x -начальная неуравновешенность,

получим (р+/2)r = Q x .

Первая часть выражения Q x представляет собой статический момент неуравновешенной массы, а левая –статический момент уравновешивающего груза. Так как это равенство является условием статической уравновешенности, то выражение

Р ур = р+0,5

представляет собой искомую величину уравновешивающего груза, который нужно закрепить в точке А.

Динамическая балансировка довольно сложна и поэтому выполняется в заводских условиях на балансировочном станке.

Известным способом уменьшения вибраций является устройство массивного фундамента, в котором затухают передаваемые ему колебания. Как показывает опыт, масса фундамента под насосный или вентиляционный агрегат должна быть в 3-5 раз больше массы агрегата. Это способствует приближению центра тяжести к точкам опоры,обеспечивая устойчивое равновесие.

7.1. Общие положения

Изготовитель вентиляторов несет ответственность за проведение балансировки вентиляторов согласно соответствующему нормативному документу. Настоящий стандарт основан на требованиях ГОСТ ИСО 1940-1. Балансировку проводят обычно на высокочувствительных, специально сконструированных балансировочных станках, позволяющих получить точную оценку остаточного дисбаланса.

7.2. Классы точности балансировки

Для колес вентиляторов применяют классы точности балансировки в соответствии с таблицей 2. Изготовитель вентиляторов может проводить балансировку сразу для нескольких элементов в сборе, куда кроме колеса могут входить вал, соединительная муфта, шкив и т.д. Помимо этого балансировки могут потребовать отдельные элементы сборки (см. и в отношении балансировки шкивов и муфт соответственно).

Таблица 2

Классы точности балансировки

7.3. Расчет допустимого остаточного дисбаланса

Класс G, указанный в таблице 2, является классом точности балансировки, числовое значение для которого, в мм/с, получено умножением допустимого остаточного дисбаланса на угловую скорость колеса вентилятора.

Таким образом

- удельный дисбаланс, мкм или г x мм/кг;

- допустимый остаточный дисбаланс (момент), г x мм;

, рад/с.

В большинстве случаев допустимый остаточный дисбаланс в каждой из двух плоскостей коррекции можно рассматривать равным

(см. Приложение E). По возможности колесо вентилятора следует уравновешивать вместе с валом, который будет использован при сборке вентилятора. При использовании оправки плотность посадки колеса на оправку должна быть достаточной, чтобы избежать появления дополнительного эксцентриситета (см. Приложение B).

Измерения и расчет остаточного дисбаланса проводят по ГОСТ ИСО 1940-1.

8. Вибрация вентиляторов

8.1. Требования к проведению измерений

8.1.1. Общие положения

На рисунках 1 - 4 показаны некоторые возможные точки и направления измерений на каждом подшипнике вентилятора. Значения, приведенные в таблице 4, относятся к измерениям в направлении, перпендикулярном к оси вращения. Число и местоположение точек измерений как для заводских испытаний, так и для измерений на месте эксплуатации определяют по усмотрению изготовителя вентиляторов или по соглашению с заказчиком. Рекомендуется проводить измерения на подшипниках вала колеса вентилятора (крыльчатки). Если это невозможно, датчик следует установить в таком месте, где обеспечена максимально короткая механическая связь между ним и подшипником. Датчик не следует закреплять на безопорных панелях, корпусе вентилятора, элементах ограждения или других местах, не имеющих прямой связи с подшипником (результаты таких измерений могут быть использованы, но не для оценки вибрационного состояния вентилятора, а для получения информации о вибрации, передаваемой к воздуховоду или на основание, - см. ГОСТ 31351 и ГОСТ ИСО 5348.

Рисунок 1. Расположение трехкоординатного датчика

для горизонтально установленного осевого вентилятора

Рисунок 2. Расположение трехкоординатного датчика

для радиального вентилятора одностороннего всасывания

Рисунок 3. Расположение трехкоординатного датчика

для радиального вентилятора двустороннего всасывания

Рисунок 4. Расположение трехкоординатного датчика

для вертикально установленного осевого вентилятора

Измерения в горизонтальном направлении следует проводить под прямым углом к оси вала. Измерения в вертикальном направлении должны быть проведены под прямым углом к горизонтальному направлению измерений и под прямым углом к валу вентилятора. Измерения в продольном направлении следует проводить в направлении, параллельном оси вала.

8.1.2. Измерения с использованием датчиков инерционного типа

Все значения вибрации, указанные в настоящем стандарте, относятся к измерениям, выполненным с помощью датчиков инерционного типа, сигнал которых воспроизводит движение корпуса подшипника.

Применяемые датчики могут быть либо акселерометрами, либо датчиками скорости. Особое внимание следует уделить правильному креплению датчиков: без зазоров по опорной площадке, качаний и резонансов. Размер и масса датчиков и системы крепления не должны быть чрезмерно большими, чтобы не вносить существенных изменений в измеренную вибрацию. Суммарная погрешность, обусловленная способом крепления датчика вибрации и калибровкой измерительного тракта, не должна превышать +/- 10% значения измеряемой величины.

8.1.3. Измерения с использованием датчиков бесконтактного типа

По соглашению между пользователем и изготовителем могут быть установлены требования к предельным значениям перемещения вала (см. ГОСТ ИСО 7919-1) внутри подшипников скольжения. Соответствующие измерения могут быть проведены с помощью датчиков бесконтактного типа.

В этом случае измерительная система определяет перемещение поверхности вала относительно корпуса подшипника. Очевидно, что допустимая амплитуда перемещений не должна превышать значения зазора в подшипнике. Значение внутреннего зазора зависит от размера и типа подшипника, нагрузки (радиальной или осевой), направления измерений (отдельные конструкции подшипников имеют отверстие эллиптического типа, для которого зазор в горизонтальном направлении больше, чем в вертикальном). Многообразие факторов, которые следует принимать во внимание, не позволяет установить единые предельные значения перемещения вала, однако некоторые рекомендации представлены в виде таблицы 3. Значения, приведенные в этой таблице, представляют собой процентное отношение к общему значению радиального зазора в подшипнике в каждом направлении.

Таблица 3

Предельное относительное перемещение вала

внутри подшипника

Приведенные значения даны с учетом "ложных" перемещений поверхности вала. Эти "ложные" перемещения появляются в результатах измерений вследствие того, что на эти результаты влияют помимо вибрации вала также его механические биения, если вал погнут или имеет некруглую форму. При использовании датчика бесконтактного типа вклад в результат измерений дадут также электрические биения, определяемые магнитными и электрическими свойствами материала вала в точке измерений. Считают, что при пуске вентилятора в эксплуатацию и его последующей нормальной работе размах суммы механических и электрических биений в точке измерений не должен превышать большего из двух значений: 0,0125 мм или 25% измеренного значения перемещения. Биения определяют в процессе медленного проворачивания вала (на скорости от 25 до 400

), когда действие на ротор сил, вызванных дисбалансом, незначительно. Для того чтобы уложиться в установленный допуск по биениям, может потребоваться дополнительная обработка вала. Датчики бесконтактного типа, по возможности, следует закреплять непосредственно в корпусе подшипника.

Приведенные предельные значения применимы только для вентилятора, работающего в номинальном режиме. Если конструкция вентилятора предусматривает его работу от привода с переменной скоростью вращения, то на других скоростях возможны более высокие уровни вибрации вследствие неизбежного влияния резонансов.

Если в вентиляторе предусмотрена возможность изменения положения лопастей относительно потока воздуха у входного отверстия, приведенные значения следует применять для условий работы с максимально открытыми лопастями. Следует учесть, что срыв воздушного потока, особенно заметный при больших углах раскрытия лопасти относительно входного воздушного потока, может приводить к повышенным уровням вибрации.

Вентиляторы, устанавливаемые по схемам B и D (см. ГОСТ 10921), следует испытывать с всасывающими и (или) нагнетательными воздуховодами, длина которых превышает их диаметр не менее чем в два раза (см. также Приложение C).

Предельная вибрация вала (относительно подшипниковой опоры):

Пуск/удовлетворительное

состояние: (0,25 x 0,33 мм) = 0,0825 мм (размах);

Уровень предупреждения: (0,50 x 0,33 мм) = 0,165 мм (размах);

Уровень останова: (0,70 x 0,33 мм) = 0,231 мм (размах).

Сумма механического и электрического биений вала в точке измерений вибрации:

b) 0,25 x 0,0825 мм = 0,0206 мм.

Большее из двух значений составляет 0,0206 мм.

8.2. Система опоры вентилятора

Вибрационное состояние вентиляторов после их установки определяют с учетом жесткости опоры. Опору считают жесткой, если первая собственная частота системы "вентилятор - опора" превышает скорость вращения. Обычно при установке на бетонные фундаменты больших размеров опору можно считать жесткой, а при установке на виброизоляторы - податливой. Стальная рама, на которую часто устанавливают вентиляторы, может относиться к любому из двух указанных типов опоры. В случае сомнений в отношении типа опоры вентилятора можно выполнить расчеты или провести испытания для определения первой собственной частоты системы. В некоторых случаях опору вентилятора следует рассматривать как жесткую в одном направлении и податливую в другом.

8.3. Пределы допустимой вибрации вентиляторов при испытаниях в заводских условиях

Предельные уровни вибрации, приведенные в таблице 4, применяют к вентиляторам в сборе. Они относятся к измерениям виброскорости в узкой полосе частот на опорах подшипников для частоты вращения, применяемой при испытаниях в заводских условиях.

Таблица 4

Предельные значения вибрации при испытаниях

в заводских условиях

8.4. Пределы допустимой вибрации вентиляторов при испытаниях на месте эксплуатации

Вибрация любого вентилятора на месте эксплуатации зависит не только от качества его балансировки. Влияние будут оказывать, например, факторы, связанные с установкой, такие как масса и жесткость системы опоры. Поэтому изготовитель вентиляторов, если только это не оговорено контрактом, не несет ответственности за уровень вибрации вентилятора на месте его эксплуатации.

Таблица 5

Предельные значения вибрации на месте эксплуатации

Вибрация новых принимаемых в эксплуатацию вентиляторов не должна превышать уровень "пуск в эксплуатацию". По мере эксплуатации вентилятора следует ожидать повышения уровня его вибрации вследствие процессов износа и кумулятивного эффекта влияющих факторов. Такое повышение вибрации является, в общем, закономерным и не должно вызывать тревоги, пока не достигнет уровня "предупреждение".

По достижении вибрацией уровня "предупреждение" необходимо исследовать причины повышения вибрации и определить меры по ее снижению. Работа вентилятора в таком состоянии должна быть под постоянным наблюдением и ограничена временем, требуемым для определения мер по устранению причин повышенной вибрации.

Если уровень вибрации достигает уровня "останов", меры по устранению причин повышенной вибрации должны быть приняты незамедлительно, в противном случае вентилятор должен быть остановлен. Задержка с приведением уровня вибрации к допустимому уровню может повлечь за собой повреждение подшипников, появление трещин в роторе и в местах сварки корпуса вентилятора и, в конечном итоге, разрушение вентилятора.

При оценке вибрационного состояния вентилятора следует контролировать изменения уровня вибрации со временем. Внезапное изменение уровня вибрации свидетельствует о необходимости немедленного осмотра вентилятора и принятия мер по его техническому обслуживанию. При контроле изменения вибрации не следует принимать во внимание переходные процессы, вызванные, например, заменой смазки или процедурами технического обслуживания.

Работа вентиляторов при больших нагрузках, присущих промышленному оборудованию, естественное загрязнение и износ деталей вентиляторов приводят к тому, что увеличивается вибрация при работе вращающихся частей, повышается их биение, которые чреваты поломками и выходом из строя всего оборудования в целом. Во избежание столь серьезных последствий на любом предприятии периодически должна производиться балансировка вентиляторов. Балансировка вентилятора является обязательной при проведении ремонта вентиляционного оборудования в таких сферах как нефтеперерабатывающая и химическая промышленность, топливно-энергетический комплекс, атомная энергетика, машиностроение, металлургия. Поскольку именно в этих сферах вентиляционное оборудование испытывает наиболее мощные нагрузки, при этом оно является залогом безопасной работы основного оборудования и обслуживающего персонала. Анализ наиболее часто возникающих проблем в работе вентиляционного оборудования даёт возможность утверждать, что наиболее частыми причинами поломок являются повышенные вибрации, вызванные разбалансировкой крыльчатки (или некачественным её изготовлением), разбалансировкой лопастей вентиляторов, разбалансировкой рабочих колёс или ротора вентилятора.

Причины возникновения разбалансировки той или иной части оборудования очень разнообразны. Прежде всего, следует отметить некачественное их изготовление или центровку на предприятии-изготовителе. Наиболее часто такая причина присуща крыльчаткам и рабочим колёсам, ведь изготовитель, как правило, ограничивается статической балансировкой, что явно недостаточно для сложного и мощного промышленного оборудования. Для лопастей вентилятора самой распространённой причиной разбалансировки является несвоевременная очистка и, как следствие, налипание грязи и шлака из отработанных газов на лопасти вентилятора, которые приводят к нарушению баланса, а в худших случаях к биению и поломке лопастей. Однако даже качественное изготовление частей вентиляционного оборудования не является гарантией его сбалансированной работы. Поскольку разбалансировка может возникать в следствии некачественной сборки и монтажа.

Динамическая балансировка вентиляторов

Она является залогом соосности всех его движущих частей, а также их гармоничной работы в составе целостного агрегата.
Динамическая балансировка вентиляторов в зависимости от вида насосного оборудования может состоять из следующих этапов:

• балансировка колес вентиляторов,
• балансировка лопастей вентилятора,
• балансировка крыльчатки вентилятора,
• балансировка ротора вентилятора.

Балансировка лопастей и крыльчатки начинаются с очистки и осмотра самих лопастей, поскольку наиболее частыми причинами их дисбаланса является неравномерное налипание среды на лопасти. Тщательно проведенная очистка может выявить дефекты лопастей (трещины, выбоины и т.д.), которые устраняются путём наплавки масс в соответствующее место. Неравномерное приваривание или наплавление масс на лопасти также являются причиной дисбаланса, которая нивелируется во время балансировки, проводимой на роликовых опорах. Динамическая балансировка рабочих колес вентиляторов в идеале должна производится на балансировочном станке, однако и её не всегда бывает достаточно, поскольку установка и монтаж колёс могут привести к перекосам. Поэтому при сборке вентиляционного оборудования после ремонта дополнительно осуществляется динамическая балансировка рабочих колес в собственных опорах.

Балансировка центробежных вентиляторов в основном сводится к качественной центровке валов ротора и рабочих колёс, которые предварительно балансируются на балансировочном станке по отдельности. Для данного типа вентиляторов очень важно проводить окончательную балансировку в сборе на собственных опорах. Балансировка вентиляторов это довольно сложная система мероприятий, которая требует от специалистов, проводящих её не только знаний каждого конкретного вида вентиляционного оборудования, наличия балансировочного оборудования, но и обширного опыта. Только многолетний опыт позволяет определить или предугадать причину дисбаланса и выбрать наиболее оптимальный путь её устранения.

Балансировка роторов(вентиляторов) в одной и двух плоскостях коррекции

Количество плоскостей балансировки определяется с учетом конструктивных особенностей ротора балансируемой машины.
Балансировка в одной плоскости («статическая») обычно выполняется для узких дискообразных роторов, не имеющих существенных осевых биений. Типичными примерами роторов этого класса являются:

• узкие шлифовальные круги;
• шкивы ременных передач;
• дисковые маховики;
• зубчатые колеса;
• муфты;
• зажимные патроны токарных станков;
• узкие вентиляторы и т.п.

Балансировка в двух плоскостях («динамическая») выполняется для длинных (валообразных) двухопорных роторов. Типичными примерами роторов этого класса являются:

• роторы электродвигателей и генераторов;
• роторы компрессоров и насосов;
• рабочие колеса турбин и вентиляторов;
• широкие шлифовальные круги;
• шпиндели;
• валы мукомольных машин с бичами и т.п;
• обрезиненные, полиграфические, типографские валы;
• анилоксовые валы,бильные а так же валы с\х техники;
• обводные, прикатные, опорные валы;
• карданные валы.

Балансировка вентиляторов
(использована информация из ГОСТ 31350-2007 ВИБРАЦИЯ. ВЕНТИЛЯТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДИМОЙ ВИБРАЦИИ И КАЧЕСТВУ БАЛАНСИРОВКИ)

Вибрация, производимая вентилятором, является одной из его важнейших технических характеристик. Она позволяет судить о качестве конструирования и изготовления изделия. Повышенная вибрация может свидетельствовать о неправильной установке вентилятора, ухудшении его технического состояния и т.п. По этой причине вибрацию вентилятора обычно измеряют в процессе приемо-сдаточных испытаний, при установке перед пуском в эксплуатацию, а также при выполнении программы мониторинга технического состояния машин. Данные о вибрации вентилятора используют также при проектировании его опоры и подсоединенных систем (воздухопроводов).
Обычно измерения вибрации проводят с открытыми всасывающим и нагнетательным отверстиями, однако необходимо иметь в виду, что вибрация вентилятора может существенно изменяться при изменении аэродинамики воздушного потока, частоты вращения и других характеристик.

В ГОСТ ИСО 10816-1-97, ГОСТ ИСО 10816-3-2002 и ГОСТ 31351-2007 установлены методы измерений и определены местоположения датчиков вибрации. Если измерения вибрации проводят для оценки ее воздействия на воздуховод или основание вентилятора, точки измерений выбирают соответствующим образом.

Измерения вибрации вентилятора могут быть дорогостоящими, и иногда их стоимость значительно превышает стоимость изготовления самого изделия. Поэтому какие-либо ограничения на значения отдельных дискретных составляющих вибрации или параметров вибрации в полосах частот следует вводить только в случаях, когда превышение этих значений свидетельствует о неисправности вентилятора. Число точек измерения вибрации также следует ограничить исходя из предполагаемого использования результатов измерений. Обычно для оценки вибрационного состояния вентилятора достаточно проводить измерения вибрации на его опорах.

Основание - это то, к чему крепится вентилятор и что составляет необходимую вентилятору опору. Массу и жесткость основания выбирают таким образом, чтобы препятствовать усилению передаваемой через него вибрации.

Опоры бывают двух типов:

• податливая опора: Система опоры вентилятора, сконструированная таким образом, чтобы первая собственная частота опоры лежала значительно ниже рабочей частоты вращения вентилятора. При определении степени податливости опоры следует учитывать упругие вставки между вентилятором и опорной конструкцией. Податливость опоры обеспечивают, вывешивая вентилятор на пружинах или устанавливая опору на упругие элементы (пружины, резиновые изоляторы и т.д.). Частота собственных колебаний системы подвеска - вентилятор обычно составляет менее 25 % частоты, соответствующей минимальной скорости вращения испытуемого вентилятора.
• жесткая опора: Система опоры вентилятора, сконструированная таким образом, чтобы первая собственная частота опоры лежала значительно выше рабочей частоты вращения. Жесткость основания вентилятора относительна. Ее необходимо рассматривать в сопоставлении с жесткостью подшипников машины. Отношение вибрации корпуса подшипника к вибрации основания представляет собой характеристику, определяющую влияние податливости основания. Основание можно считать жестким и достаточно массивным, если амплитуда вибрации основания (в любом направлении) вблизи лап или опорной рамы машины составляет менее 25 % максимального значения результата измерений вибрации, выполненных на ближайшей подшипниковой опоре (в любом направлении).

Поскольку масса и жесткость временного основания, на который устанавливают вентилятор при испытаниях в заводских условиях, может существенно отличаться от условий установки на месте эксплуатации, то в заводских условиях предельные значения применяют к узкополосной вибрации в области частоты вращения, а для испытаний на месте установки вентиляторов - к широкополосной вибрации, определяющей общее вибрационное состояние машины. Под местом эксплуатации понимается место окончательной установки вентилятора, для которого определены условия его работы.

Вентиляторы делятся на категории в зависимости от характеристики назначения вентиляторов, классов точности их балансировки и рекомендуемых предельных значений параметров вибрации.
Конструкция вентилятора и его назначение являются критериями, позволяющими классифицировать вентиляторы многих типов по допустимым значениям дисбаланса и уровням вибрации (BV-категориям).

В таблице 1 представлены категории, к которым могут быть отнесены вентиляторы исходя из условий их применения с учетом допустимых значений дисбалансов и уровней вибрации. Категорию вентилятора определяет изготовитель.

В случае приобретения отдельных элементов ротора (колеса или крыльчатки) для их последующей установки на вентилятор следует руководствоваться классом точности балансировки данных элементов (см. таблицу ), а в случае приобретения вентилятора в сборе помимо этого следует принимать во внимание результаты заводских испытаний на вибрацию (таблица ) и вибрацию на месте эксплуатации (таблица ). Обычно указанные характеристики согласованы между собой, поэтому выбор вентилятора можно осуществлять на основе его BV-категории.