Техніка заводу Розуміння резонансу, необхідного для вирішення проблем вібрації
Не секрет, що сильна вібрація може зруйнувати підшипники, зруйнувати вали та потенційно порушити виробництво. Менш відоме те, що резонансні компоненти машини та опорні конструкції можуть збільшити навіть невеликі проблеми з вібрацією, достатньо, щоб пошкодити підключене обладнання або спричинити катастрофічну несправність машини.
Не секрет, що сильна вібрація може зруйнувати підшипники, зруйнувати вали та потенційно порушити виробництво. Менш відомим є те, що резонансні компоненти машини та опорні конструкції можуть збільшити навіть невеликі проблеми з вібрацією, достатньо для пошкодження підключеного обладнання або катастрофічної несправності машини. Щоб швидко вирішити проблему вібрації та уникнути таких небажаних наслідків, важливим першим кроком є визначення, чи є джерелом підвищеної вібрації резонанс у обертовому обладнанні або в несучій конструкції.
Резонансна вібрація в механічних конструкціях, таких як насоси, турбіни та двигуни, виникає, коли природна частота дорівнює або близька до частоти примусу, такої як частота обертання ротора. У таких випадках цей стан може спричинити сильний рівень вібрації, посилюючи незначні вібраційні сили від роботи машини. Такі проблеми часто розвиваються після впровадження зміни швидкості, як, наприклад, при переобладнанні машини з приводом з регульованою швидкістю (ASD) або роботі двигуна 50 Гц на потужності 60 Гц. Рішення часто залежить від здатності розрізняти структурний резонанс та критичну швидкість ротора.
Структурний резонанс: Структурний резонанс відноситься до надмірних вібрацій необертових компонентів, як правило, деталей машин або опорних конструкцій. Через складність цих компонентів це найпоширеніший резонансний стан і зазвичай виникає при швидкості обертання машини або поблизу неї. Навіть незначні вібраційні сили від залишкового дисбалансу та наслідків невідповідності машини можуть збудити резонансну базову структуру, що призводить до сильних вібрацій. Хорошим прикладом цього є вібрація частоти очерету, яка часто виникає при вертикальних турбінних насосах, які мають двигун, встановлений у верхній частині нагнітального коліна. Компоненти машини також можуть бути резонансними; є багато прикладів двополюсних електродвигунів, де резонансний торцевий кронштейн викликав дуже високі осьові вібрації при 1 х об/хв або 2 х об/хв.
Критична швидкість ротора: Критична швидкість ротора існує, коли обертовий елемент машини є резонансною складовою, і його швидкість відповідає власній частоті ротора. Це характерно для відцентрових насосів, газових та парових турбін та великих двополюсних електродвигунів. Хоча результат подібний до структурного резонансу (висока вібрація при певній робочій швидкості), критична швидкість ротора є більш складним явищем. Коли робоча швидкість досягає резонансної частоти обертового елемента, обертовий елемент спотворюється, а вібраційні сили значно зростають.
Важливо правильно розрізняти структурний резонанс та критичну швидкість ротора. Термін "критична швидкість" (без слова "ротор") є дещо неоднозначним. Технічно критичною швидкістю може бути як структурний резонанс, так і критична швидкість ротора. Для наочності краще уникати використання цього терміна. Простий термін "резонанс" може застосовуватися до обох умов, щоб уникнути плутанини.
Характеристика резонансу
Як описано вище, найбільш помітною характеристикою резонансу є підвищена вібрація при досягненні певної робочої швидкості. Також буде помічено, що при збільшенні робочої швидкості, що перевищує резонансну частоту, амплітуда вібрації дещо зменшиться. Діаграма Боде на малюнку 1 показує робочу швидкість у порівнянні з амплітудою. Для ілюстрації припустимо, що збуджуючою силою є залишковий дисбаланс ротора при швидкості обертання.