Виброналадка

Вибрация в несколько раз сокращает ресурс подшипников, вызывает повреждения опор, фундаментов и трубопроводной обвязки. В широком доступе можно легко найти примеры аварий на электростанциях и химических производствах, причиной которых была высокая вибрация: были полностью разрушены крупные машины, некоторые – с человеческими жертвами, экономические последствия оказались существенны не просто для отдельной компании, а для промышленности в целом. Аварии меньшего масштаба не получили столь широкой огласки, но их суммарные последствия значимы для любой отрасли. Некоторые исследования утверждают, что в энергетике затраты на устранение последствий вибрации превышают 20-30% всех расходов на ремонт оборудования. Есть мнение, что на самом деле эта цифра еще выше, потому что по небольшим машинам, вспомогательному оборудованию статистики "чисто вибрационных" отказов фактически нет.

Хотя бы время от времени контролировать вибрацию и снижать ее по мере того, как ее уровень выходит за пределы приемлемого, рентабельно не только для крупных критичных агрегатов. Затраты на операции по снижению вибрации окупаются даже там, где эксплуатируется небольшое по мощности и простое по конструкции оборудование. На одном из мукомольных заводов, с которым мы долгое время сотрудничали, удалось на практике показать, что простейшая балансировка рабочего колеса небольших вентиляторов подачи зерна увеличивает срок службы подшипников в 3-4 раза.

Для широкого перечня самого разного оборудования: насосы, вентиляторы, дымососы – повышение вибрации является рядовым событием в эксплуатации, а устранение вибрации настолько же привычная операция, как, например, замена смазки. В таких случаях обычно требуется что-то из следующего списка:

1. балансировка роторов,
2. центровка валов,
3. ремонт и замена узлов, дефекты которых являются источниками вибрации.

Лет двадцать назад этот перечень работ объединили в категорию "виброналадка", для термина "виброналадка" предложили определение: "виброналадка – определение и устранение причин повышенной вибрации". Некоторые вибрационные проблемы, более сложные, чем те, что приведены в списке выше, например, отстройка от резонансов, конструктивные доработки машины, относить к виброналадке все же не принято.

Таким образом, по сложившейся практике, "стандартный набор операций виброналадки" включает:

1. Контроль вибрации. Иногда достаточно диагностики по графику. Иногда, например для дымососов, дополнительно к диагностике по графику требуется эксплуатационный контроль вибрации (цеховыми виброметрами или штатными системами).
2. Определение причин вибрации при обнаружении проблемы.
3. Планирование работ по снижению вибрации: балансировка-центровка-ремонт.
4. Техническое руководство этими работами.

На многих предприятиях (металлургия, нефтехимия, целлюлозно-бумажная промышленность) доля работ по виброналадке составляет от 40 до 60% всего объема работ по диагностике оборудования.

Ключевое (и самое сложное) в виброналадке – анализ вибрации и определение ее причин. В виброналадке не применяются сложные методы анализа сигналов: для диагноза достаточно показателей общего вибрационного состояния, спектров вибрации, значений амплитуды/фазы.

Граница информативного частотного диапазона обычно не превышает 1 кГц, но основные трудности для анализа оказываются связанными именно с этим частотным диапазоном. На этих частотах машина колеблется как сложная система деталей и узлов (масс), связанных между собой упругими силами. А динамические свойства даже аналогичных машин могут сильно отличаться. С другой стороны, очень разные дефекты, возбуждающие вибрацию, часто могут иметь похожие признаки. Из всех применений вибродиагностики для виброналадки труднее всего составить универсальную "шпаргалку на все случаи жизни". Специалист легко может оказаться в положении героя книги "Трое в лодке, не считая собаки", который по медицинскому словарю внезапно обнаружил у себя все болезни кроме воспаления коленной чашечки.

Затруднения с определением причин вибрации, как показывает практика, на 90% связаны с дефицитом опыта самостоятельной постановки диагноза. Примерно такая же ситуация отмечается в медицине: там даже появилось понятие "клиническое мышление" (касается особенностей патологических процессов у конкретного пациента). А "виброналадочное мышление" заключается в том, что специалист по виброналадке, например, говорит, что налицо все признаки несоосности, но на самом деле они не от несоосности, а от того, что на этой машине осевая жесткость опор слабая.

В то же время на предприятии у специалиста почти никогда нет возможности необходимый опыт наработать собственными силами. Эту проблему сегодня трудно решить по-настоящему, но мы подготовили тренинг-семинар, на котором самостоятельную работу можно хотя бы сымитировать.

Второй ключевой момент успешной виброналадки – навык динамической балансировки роторов. Сегодня все, хотя бы в общих чертах, знают, как проводится балансировка: устанавливаются пробные грузы, фиксируется реакция вибрации на них, по реакции рассчитываются уравновешивающие грузы. Однако заказчик услуги обычно видит только внешнюю сторону, тогда как суть действий балансировщика остается для них недоступной: "поставил датчики, включил прибор, прибор ему показал, куда и сколько грамм". Впрочем, не все балансировщики хорошо понимают логику собственных действий, так на них повлияли балансировочные программы. Еще лет тридцать назад тот, кто не мог балансировать без программы, не считался настоящим диагностом. Программы за это время усовершенствовались, но не настолько, чтобы заменить специалиста. "Балансировка – это очень просто, только почему-то не всегда получается", – грустный фольклор виброналадки.

Поэтому еще один наш тренинг-семинар – подробное рассмотрение всей процедуры балансировки. На практических примерах показывается, как различные динамические особенности машины и дефекты могут повлиять на ход балансировки и процедуру расчетов. Именно эти факторы чаще всего и сводят на нет применение самых лучших балансировочных программ. Т.е. это хотя бы минимальная подготовка к трудностям "настоящей работы", тогда как "классические" учебные курсы обычно не могут ее обеспечить.

Следующий навык, необходимый специалисту по виброналадке – центровка валов. С появлением современных лазерных приборов эта операция вообще перестала представлять собой какую-либо трудность. О том, как работают лазерные приборы, у нас подготовлен отдельный материал. В теме "виброналадка" достаточно отметить, что во многих случаях расцентровка не позволяет качественно выполнить балансировку и получить необходимое снижение вибрации.

С другой стороны, пытаться "забалансировать" вибрацию от расцентровки технически неграмотно. Даже если и удастся снизить вибрацию, повышенная нагрузка на подшипники никуда не исчезнет и существенно снизит срок службы подшипников.

При наличии хорошего лазерного прибора имеет смысл проверять центровку (и, при необходимости, исправлять) при каждой виброналадке. Это несущественно увеличит затраты времени и объем работ, но гарантирует наилучший результат. Разумеется, помимо прибора необходимо иметь центровочные пластины надлежащего качества, а центруемая машина должна быть оборудована домкратами для ее перемещения.

При наличии хорошего лазерного прибора имеет смысл проверять центровку (и, при необходимости, исправлять) при каждой виброналадке. Это несущественно увеличит затраты времени и объем работ, но гарантирует наилучший результат. Разумеется, помимо прибора необходимо иметь центровочные пластины надлежащего качества, а центруемая машина должна быть оборудована домкратами для ее перемещения.

Лазерные приборы, как и балансировочные программы, не избавляют от необходимости знать свое оборудование, быть осмотрительным, осторожным. Исправляя несоосность, можно нарушить взаимное положение других частей машины. Например, если центровать валы электродвигателя и сопряженного механизма, перемещая опоры двигателя отдельно от статора, то при этом нарушится соосность ротора и статора.

Наконец, четвертый навык, необходимый настоящему специалисту по виброналадке – практический опыт ревизии узлов машины. Еще не так давно считалось, что этот навык совсем не обязателен, необходимые проверки – ответственность тех, кто будет ремонтировать машину. Диагност должен только выдать перечень дефектных узлов, а после ремонта проконтролировать, что вибрация действительно снизилась, новых дефектов не появилось.

Однако сегодня на предприятиях практически нет специалистов, которые могли бы провести ревизию технически грамотно. Если диагност не представляет, хотя бы в общих чертах, как это правильно делать, то он постоянно будет получать "обратные сообщения" типа: "разбирали, проверили – не подтвердилось". Так что диагносту необходимо хотя бы общее представление о требованиях и допусках, предъявляемых к подшипникам, муфтам и рабочим колесам, устройстве электрических машин (чтобы устранять вибрацию электромагнитного происхождения). Идеальный случай, когда диагност способен проконсультировать ремонтников, как им действовать.

Тут опять необходим практический опыт, который опять непонятно где приобрести. На тренингах по определению причин вибрации мы рассматриваем, правда, кратко, вопросы ревизии узлов (подшипников качения, скольжения, электрических машин). Этого вполне достаточно для тех, кто хотя бы недолго работал механиком или энергетиком.