I. Измерение и анализ вибрации и разности фаз
Судно оснащено двумя одинаковыми циркуляционными насосами горячей воды, каждый мощностью 2,2 кВт и частотой вращения 2900 об/мин. Двигатели насосов представляют собой асинхронные двигатели, соединенные с насосами через муфту и подшипниковый кронштейн. Во время работы было замечено, что насос № 2 проявляет значительную вибрацию. Фотография насоса № 2 представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Физическое изображение насоса № 2.
Интенсивность вибрации двух насосов измерялась виброанализатором VIBEXPERTⅡ одной фирмы. Результаты измерений интенсивностей вибрации приведены в таблице 1.
По данным GB/T 16301-2008Измерение и оценка интенсивности вибрации вспомогательного оборудования в машинных отделениях судовИнтенсивность вибрации Насоса №1 находится в пределах допустимых значений, а Насоса №2 значительно превышает норматив.
Чтобы диагностировать проблему, формы и спектры виброскорости были измерены и проанализированы в нескольких точках на двигателе и опорной раме насоса № 2. Измерения формы сигналов проводились с частотой дискретизации 4096 Гц в течение периода анализа 5 секунд. Для спектрального анализа частота измерений была установлена равной 1600 Гц, разрешение 6400 линий. Детальный анализ был сосредоточен на форме и спектре скорости вертикальной радиальной вибрации на входном конце несущей рамы насоса, где наблюдалась значительная вибрация. Форма волны вертикальной вибрации несущей рамы насоса представлена на рисунке 2, а соответствующий спектр скорости вертикальной вибрации показан на рисунке 3.
Рис. 3. Спектр скоростей вертикальной вибрации несущей рамы насоса
Спектр виброскорости демонстрирует заметные основные частоты и гармонические компоненты второго порядка. И форма волны, и характеристики спектра совпадают с типичными для вибраций параллельного смещения. Аналогичные особенности наблюдаются в форме и спектре скорости горизонтальных радиальных колебаний в этой точке. Таким образом, предварительно делается вывод о наличии проблемы параллельного смещения валов на обоих концах муфты насоса.
Для дальнейшей диагностики этой проблемы была измерена разность фаз частот вращения на обоих концах муфты насоса №2. Один датчик виброускорения был расположен на выходном конце двигателя, а другой - на входном конце несущей рамы насоса. Для измерения разности фаз по вертикали два датчика располагались в вертикальных положениях соответствующих точек измерения. Схема, иллюстрирующая установку измерения вертикальной разности фаз связи, показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема измерения вертикальной разности фаз соединительного вала.
Горизонтальная радиальная разность фаз имеет аналогичную картину. Измеренные разности фаз следующие: вертикальная разность фаз на обоих концах муфты составляет 181 градус, горизонтальная радиальная разность фаз составляет 258 градусов, а осевая разность фаз составляет 280 градусов. Очевидно, что разность фаз вертикальной частоты вращения между двигателем и насосом насоса № 2 составляет около 180 градусов. В сочетании с ранее обсуждавшимися результатами спектра скоростей вибрации это указывает на то, что основной причиной чрезмерной вибрации в насосе № 2 является плохое выравнивание вала по вертикали. Поэтому необходимо проверить и отрегулировать вертикальное выравнивание.
II.Регулировка выравнивания
Из-за отсутствия циферблатного индикатора вертикальное выравнивание вала насоса № 2 было отрегулировано с учетом сопротивления, возникающего при вращении вручную, с целью максимально минимизировать это сопротивление. После завершения регулировки насос был перезапущен и снова проведены измерения вибрации. Форма и спектр скорости вибрации после регулировки центровки представлены на рисунках 5 и 6 соответственно.
Видно, что интенсивность вибрации в центре значительно снизилась, а в спектре скоростей вибрации наблюдается заметная составляющая на частоте вращения. Компонент частоты вращения 2x все еще существует, а разность вертикальных фаз на обоих концах связи остается близкой к 180 градусам. Это указывает на то, что несоосность все еще существует, но значительно улучшилась. Впоследствии циферблатный индикатор можно использовать для дальнейшей регулировки вертикального выравнивания.
III. Скорость вращения и инфракрасный мониторинг
Учитывая, что несоосность все еще сохраняется и насос должен работать непрерывно в течение длительного периода времени, необходимо было оценить влияние этого несоосности на двигатель насоса. Поэтому после регулировки центровки на насосе №2 был проведен контроль скорости вращения и инфракрасный мониторинг. Фактическая рабочая скорость была измерена с помощью виброанализатора VIBEXPERT II конкретного производителя, в результате чего рабочая скорость составила 2878 об/мин, что на 22 об/мин ниже номинальной скорости. Это говорит о том, что несоосность привела к тому, что насос начал работать в условиях небольшой перегрузки. Инфракрасное тепловое изображение двигателя насоса №2 представлено на рисунке 7.
Рис. 7. Инфракрасное тепловое изображение двигателя насоса № 2.
Как показано на рисунке 7, повышение температуры двигателя составляет примерно 33,8 градуса, а класс изоляции двигателя — класс F. Учитывая, что допустимое повышение температуры для класса изоляции F составляет 60 градусов, наблюдаемое повышение температуры на 33,8 градуса остается в пределах указанного нормального рабочего диапазона. Таким образом, насос № 2 может продолжать безопасно работать.