Zapisz się na NEWSLETTER

Jeśli chcesz otrzymywać informację o nowościach na stronie wypełnij poniższy formularz.

E-mail:
WYWAŻANIE WIRNIKA WENTYLATORA PROMIENIOWEGO W RÓŻNYCH STANACH DYNAMICZNYCH
Janusz Zachwieja
Rok: 2012
ISSN: 0209-0597

Wentylatory należą do tej samej grupy maszyn przepływowych co turbiny energe-tyczne i pompy. Typy wentylatorów nie różnią się znacznie pod względem konstruk-cyjnym, a ich budowa jest stosunkowo prosta, jednak własności dynamiczne poszcze-gólnych maszyn mogą być diametralnie inne. Z tego względu wyważanie wirników wentylatorów promieniowych w łożyskach własnych jest czynnością skomplikowaną.
Wirnik składa się z wału, kilku tarcz oraz podparcia w postaci łożysk. Ograniczając rozważania do wirnika wentylatora promieniowego, można uznać, że wał jest sztywny, a tarcza tylko jedna. Łożyska, w których obraca się wał, mają najczęściej elementy toczne, choć bardzo duże wirniki wentylatorów przemysłowych mogą być łożyskowane ślizgowo.  
Wirnika wentylatora promieniowego nie należy traktować jako członu izolowanego, skoro poprzez element podatny – sprzęgło – jest zespolony z wałem silnika. Niewspóło-siowość wałów oraz sztywność sprzęgła wywiera wpływ na stan dynamiczny wirnika. Dowiedziono jednak, że nieduży błąd względnego położenia osi wałów wirnika i silnika pozwala na uzyskanie zadowalającej dobroci wyważania. Granice dopuszczalnego błę-du niewspółosiowości w układzie można określić dla konkretnej maszyny przepływo-wej, znając sztywność sprzęgła oraz prędkość obrotową.  
Kolejnym ważnym czynnikiem decydującym o wielkości i charakterze drgań wirni-ka są luzy w łożyskach oraz prawidłowe pasowania pomiędzy łożyskiem a czopem wału, a także obudową. Ocieranie tarczy o kierownicę lub ścianę komory spiralnej rów-nież nie pozostaje bez znaczenia dla poprawnej pracy wirnika. Anizotropowość sztyw-ności korpusu wentylatora, na którym spoczywają obudowy łożysk, wyznacza często-tliwości rezonansowe oraz obszary występowania precesji współ- i przeciwbieżnej tarczy. Cykliczny jej kontakt z elementami stałymi wentylatora jest wymuszeniem zmieniającym charakter drgań, powodującym chwilowy wzrost sztywności układu. Luz w łożysku oraz ocieranie tarczy o obudowę nie stanowią przeszkody dla przebiegu wyważania.
Wymienione czynniki (występując pojedynczo lub łącznie) wpływają na stan dyna-miczny wirnika wentylatora w trakcie eksploatacji oraz wyważania w łożyskach wła-snych. Wiedza dotycząca symptomów diagnostycznych rozmaitych czynników kształtu-jących charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową drgań jest niezbędna do okre-ślenia prawidłowego podejścia do procesu wyważania. Jej źródłem pozostaje nadal analiza sygnału oparta na transformacji Fouriera oraz Hilberta-Huanga.
Wyważanie wirnika sztywnego na podstawie macierzowego określenia wpływu znanego wymuszenia na odpowiedź układu w dowolnie wybranym punkcie pomiaro-wym jest sposobem znanym od szeregu lat. Z racji uwarunkowań czysto matematycz-nych metoda ta jest obecnie stosowana przy wykorzystywaniu jednej lub dwóch płasz-czyzn korekcji dla jednego lub dwóch kierunków pomiarowych. Zakłada się przy tym, że występuje izotropia sztywności układu. Warunek ten nie jest jednak nigdy spełniony, dlatego uzyskiwane zmniejszenie w kolejnych przebiegach amplitud drgań w kierun-kach innych niż obrane odbiega od oczekiwanego rezultatu. Przeprowadzone badania wykazały, że taki stan może zaistnieć oraz określono warunki jego wystąpienia. Udo-wodniono również, że bliska rezonansowej częstotliwość obrotowa wirnika utrudnia
poprawny przebieg wyważania. Zaobserwowano jednak sytuację, gdy drgania rezonan-sowe korzystnie wpływały na przebieg procesu wyważania. Wówczas niewyważenie miało czysto momentowy charakter. Przypadek ten w praktyce występuje niezmiernie rzadko. W warunkach rezonansu wzrost luzu w łożysku powoduje zmniejszenie pozio-mu jego wibracji. Wniosek taki oparty na wynikach eksperymentów  potwierdza rezul-taty uzyskane wcześniej przez innych badaczy.
Opisany algorytm optymalizacji wyważania dla wielu kierunków pomiaru jest na-rzędziem pozwalającym na znaczne zwiększenie efektywności procesu wyważania wirników wentylatorów promieniowych i nie tylko. Jedynie ilość płaszczyzn korekcji jest w tym przypadku przeszkodą w osiągnięciu żądanej dobroci w każdym wyznaczo-nym punkcie pomiarowym. W odniesieniu do obecnie stosowanej metody wykazano zależność efektywności wyważania od lokalizacji masy próbnej.
Przedstawione wyniki badań stanowią również weryfikację kilku nowych metod. Najbardziej obiecującą wydawał się sposób nazywany 3D holospectrum. W zastosowa-niu do wirnika sztywnego jego algorytm obliczeniowy bazuje na wektorze IPV (wektor początku fazy), wyznaczanym na podstawie pomiaru parametrów drgań w dwóch  prostopadłych kierunkach tej samej płaszczyzny lub wektorze IPV+, reprezentującym składową precesji współbieżnej wirnika. Rezultaty przeprowadzonych doświadczeń uwidoczniły możliwość wystąpienia błędów na tyle istotnych, że podważają one sens stosowania tej metody do wyważania wirników sztywnych.
Szeroki przegląd literatury przeprowadzony pod kątem wyszukania pozycji traktują-cych o wyważaniu wirników w łożyskach własnych przy oddziaływaniu czynników uwzględnionych w pracy dał wynik negatywny. Wieloletnia praktyka autora zdobyta podczas wyważania wirników różnych maszyn, w tym wentylatorów przemysłowych, pozwala twierdzić, że przedstawione w pracy problemy są bardzo ważne i godne za-równo wszechstronnej analizy doświadczalnej, jak i dociekań teoretycznych.




TA STRONA UŻYWA COOKIE. Ta strona używa informacji zapisanych za pomocą plików cookies. Więcej informacji na stronie Polityce prywatności. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie plików cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.