ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вибрация оборотной частоты из "Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки " В свою очередь появление каждой из этих причин несовпадения центров тяжести отдельных сечений с осью вращения вызывается конкретными многочисленными обстоятельствами, которые рассматриваются ниже. [c.505] Неуравновешенность ротора является одной из основных причин вибрации. Она может возникать на стадиях изготовления, монтажа и сборки, а также в процессе эксплуатации. Небаланс, получаемый на стадии изготовления, обычно связан с недостаточной балансировкой ротора. Аналогичный небаланс возникает и при ремонтах турбины, когда замена отдельных поврежденных лопаток, бандажей и других деталей приводит к нарушению уравновешенности. [c.505] Особенно часты случаи появления вибрации при недостаточно внимательной эксплуатации. Обычно причиной появления неуравновешенности на работающей турбине является обрыв рабочих лопаток, бандажей и проволок. [c.505] Пример 19.2. Оценим неуравновешенную центробежную силу, возникающую, например, при отрыве рабочей лопатки последней ступени турбины Т-250/300-23,5 ТМЗ. Ее масса составляет 12,8 кг, а центр масс расположен на радиусе примерно 1 м. [c.505] Рассмотрим пример вращения простейшего ротора на двух подшипниках с валом идеально кругового сечения (см. рис. 19.1). Если этот ротор сбалансирован, то при его вращении никакой вибрации не возникает. На первый взгляд это кажется странным, поскольку под действием собственного веса вал ротора прогнется, и центры масс отдельных сечений валопровода сместятся относительно оси, соединяющей центры расточек подшипника. Однако все дело как раз в том, что ротор будет вращаться не вокруг этой воображаемой оси, а вокруг криволинейной оси естественного прогиба вала, возникшего под действием силы тяжести. Поскольку центры масс сечений валопровода будут всегда находиться на оси вращения, то и никаких сил, возбуждающих вибрацию, не возникнет. Таким образом, собственный вес вала вибрации не возбуждает. [c.505] Под действием вращающейся силы R ротор при своем вращении уже не будет сохранять фиксированное положение по отнощению к расточкам подшипника, как это было в случае идеально уравновешенного ротора. Ротор начинает совершать сложное движение во-первых, он по-прежнему будет вращаться вокруг своего геометрического центра (точка 0) с угловой скоростью со, во-вторых, вало-провод получит стрелу прогиба, а плоскость изгиба валопровода будет вращаться с угловой скоростью Q, отличной от частоты вращения самого ротора и даже переменной во времени. Последний вид движения ротора называют прецессионным, а его угловую скорость — скоростью прецессии. Именно прецессионное движение является причиной вибрации подшипников, фундаментной плиты и т.д. [c.505] Сложное движение, совершаемое ротором, несколько похоже на движение волчка, запущенного с наклонным положением его оси. В этом случае волчок, вращается вокруг собственной оси, а его ось совершает прецессионное движение, описывая круговой конус. [c.505] Прецессионное движение приводит к переменному во времени действию шейки вала на масляную пленку, через которую передается усилие на корпус подшипника, возбуждая его вибрацию. В свою очередь колеблющийся корпус подщипника возбуждает вибрацию верхней фундаментной плиты и всего фундамента. [c.505] Появляющийся прогиб валопровода зависит, прежде всего, от частоты его вращения при постепенном и медленном увеличении частоты вращения прогиб медленно увеличивается, затем резко возрастает, достигая максимума, и снова быстро убывает практически до нуля. Частота вращения, при которой наблюдается резкий всплеск динамического прогиба вала, называется критической, или резонансной. [c.505] Прогиб вала на критической частоте вращения зависит от двух величин неуравновешенности ротора и сил сопротивления колебательному движению. Абсолютно уравновешенный ротор даже на критической частоте не вибрирует, прогиб неуравновешенного ротора прямо пропорционален смещению центра масс. Силы сопротивления в основном сосредоточены в масляной пленке, на которой вращается ротор. [c.506] Выше рассмотрено движение однодискового симметрического ротора. Картина качественно не изменится, если рассмотреть жесткий ротор (рис. 19.2), получивший неуравновешенность, например, вследствие неправильного изготовления, при котором возникла коленчатость — равномерное смещение центров тяжести всех сечений на величину е (это происходит при смещении оси центрального отверстия при неправильном изготовлении). Возникающая в результате коленчатости неуравновешенная сила R = где — масса ротора. [c.506] Легко убедиться, что даже небольшая коленчатость приводит к возникновению очень больших неуравновешенных сил. [c.506] Пример 19.3. Определим неуравновешенную силу, действующую на ротор, выполненный с коленчатостью е = 0,1 мм при угловой частоте вращения 314 рад/с. [c.506] Поэтому допуски на размеры ротора при его изготовлении являются очень жесткими радиальное биение не должно превышать 0,02 мм, а смещение центрального отверстия — 0,3 мм. [c.506] В общем случае эксцентриситеты в различных сечениях ротора различны, а линия, соединяющая центры масс отдельных сечений, является пространственной кривой. [c.506] Для ликвидации вибрации, вызванной неуравновешенностью роторов, необходима балансировка. В процессе изготовления ротор обязательно проходит статическую и динамическую балансировку. Статической балансировке подвергают обло-паченные диски. Диск (рис, 19.3) надевают на оправку и устанавливают на призматические ножи из закаленной стали. Если диск не уравновешен, то он повернется так, что его центр масс окажется внизу. Тогда с противоположной стороны устанавливают балансировочный груз 3 или в зоне центра масс снимают ее избыток. Затем статически отбалансированные диски сажают на вал с натягом. [c.506] Статическая балансировка достаточна только для тонких дисков, насаженных на вал без перекосов. Для многодисковых роторов необходима динамическая балансировка. Действительно, представим себе многодисковый ротор, имеющий неуравновешенность R в одном из дисков, например, в предпоследнем (рис. 19.4, а). Ротор можно уравновесить, установив балансировочный груз в плоскости неуравновешенного диска. Однако на практике установить, в каком из дисков ротора имеется неуравновешенность, невозможно, поэтому для статической балансировки уравновешивающий груз придется установить в плоскости другого диска. Тогда при отсутствии вращения ротор будет вполне уравновешен, хотя неуравновешенность R и фуз будут установлены в разных поперечных плоскостях. [c.506] Балансировка производится на турбинном заводе на балансировочном станке в специальных вакуумных камерах и обязательно на рабочей частоте вращения. При ремонтах турбины или вследствие аварий может появиться неуравновешенность, которую устраняют в условиях электростанции путем балансировки в собственных подшипниках турбины. [c.507] Идеальную балансировку осуществить нельзя, и ротор всегда будет иметь некоторый остаточный небаланс. Поэтому важно представлять себе другие меры, с помощью которых уже при заданном остаточном небалансе можно уменьшить вибрацию ва-лопровода. Уровень вибрации в сильной степени зависит от частоты возмущающих сил, их распределения вдоль оси валопровода и его вибрационных характеристик. [c.507] Под вибрационными характеристиками валопровода принимают критические частоты валопровода и соответствующие им главные формы. [c.507] Вернуться к основной статье