Вибрация

ВЕНТИЛЯТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ

Требования к производимой вибрации и качеству балансировки

ISO 14694:2003
Industrial fans-Specifications for balance quality and vibration levels

(MOD)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 183 «Вибрация и удар»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 32 от 24 октября 2007 г.)

За принятие проголосовали:

(Поправка. ИУС 11-2008)

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 14694:2003 «Вентиляторы промышленные. Требования к производимой вибрации и качеству балансировки» (ISO 14694:2003 «Industrial fans - Specifications for balance quality and vibration levels») путем изменения содержания положений, объяснение которого приведено во введении к настоящему стандарту, и изменения его структуры.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта с целью приведения к единому виду для комплекса стандартов по вибрации.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении J.

Международный стандарт разработан ИСО/ТК 117 «Вентиляторы промышленные». Перевод с английского языка (en). Официальные экземпляры международных стандартов, на основе которых подготовлен настоящий межгосударственный стандарт и на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Степень соответствия - модифицированная (MOD)

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 марта 2008 г. № 31-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31350-2007 (ИСО 14694:2003) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2008 г.

6 ВЗАМЕН ГОСТ 5976-90 и ГОСТ 11442-90 в части предельных значений вибрации и допустимых значений дисбалансов

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

Содержание

Введение

Вибрация, производимая вентилятором, является одной из его важнейших технических характеристик. Она позволяет судить о качестве конструирования и изготовления изделия. Повышенная вибрация может свидетельствовать о неправильной установке вентилятора, ухудшении его технического состояния и т.п.

По этой причине вибрацию вентилятора обычно измеряют в процессе приемо-сдаточных испытаний, при установке перед пуском в эксплуатацию, а также при выполнении программы мониторинга технического состояния машин. Данные о вибрации вентилятора используют также при проектировании его опоры и подсоединенных систем (воздухопроводов).

В целях настоящего стандарта предполагают, что измерения вибрации проводят с открытыми всасывающим и нагнетательным отверстиями, однако необходимо иметь в виду, что вибрация вентилятора может существенно изменяться при изменении аэродинамики воздушного потока, частоты вращения и других характеристик.

Настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ ИСО 10816-1-97, ГОСТ ИСО 10816-3-2002 и ГОСТ 31351-2007, в которых установлены методы измерений и определены местоположения датчиков вибрации. Если измерения вибрации проводят для оценки ее воздействия на воздуховод или основание вентилятора, точки измерений выбирают соответствующим образом.

Приведенная в настоящем стандарте классификация по допустимым значениям дисбаланса и вибрации применима к серийно выпускаемым вентиляторам.

Измерения вибрации вентилятора могут быть дорогостоящими, и иногда их стоимость значительно превышает стоимость изготовления самого изделия. Поэтому какие-либо ограничения на значения отдельных дискретных составляющих вибрации или параметров вибрации в полосах частот следует вводить только в случаях, когда превышение этих значений свидетельствует о неисправности вентилятора. Число точек измерения вибрации также следует ограничить исходя из предполагаемого использования результатов измерений.

Обычно для оценки вибрационного состояния вентилятора достаточно проводить измерения вибрации на его опорах.

По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 14694:2003 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения:

- поскольку в раздел 3 международного стандарта включено большое число общеупотребительных терминов в области балансировки, в определении которых не отражена специфика их применения для продукции данного класса, а также имеются неточности и ошибки, оставлены только термины, которые не включены в терминологические стандарты ГОСТ 19534-74 и ГОСТ 24346-80. Соответственно в данном разделе приведены ссылки на указанные межгосударственные стандарты;

- в раздел 2 добавлены ГОСТ 19534-74 и ГОСТ 24346-80, а международные стандарты, не введенные на данный момент в качестве межгосударственных, перенесены в структурный элемент «Библиография»;

- из таблиц 4 и 5 исключены предельные значения для пиковых значений виброскорости, которые не представляют собой дополнительный критерий, а получены пересчетом среднеквадратичного значения в пиковое значение для случая синусоидальной вибрации. Предельные пиковые значения приведены в международном стандарте потому, что установление ограничений для этих значений является общепринятой практикой в некоторых странах. Соответственно изменены заголовки граф таблиц 4 и 5;

- исключено приложение D, содержащее качественное описание вибрации вентилятора как результата отклика массово-пружинной системы с одной степенью свободы, которое не позволяет получить практически значимые результаты. Соответственно изменена нумерация остальных приложений (см. приложение J);

в приложении Е рисунок Е.1, заимствованный из старой редакции ИСО 1940-1:1986, заменен соответствующим рисунком из новой редакции ИСО 1940-1:2003;

- в примере 1 приложения Е значения корректирующих масс рассчитаны не через допустимое значение эксцентриситета центра масс Δe (что имеет смысл только в случае статической неуравновешенности), а через допустимое значение удельного дисбаланса е_рег как установлено в 7.3;

- из структурного элемента «Библиография» исключены международные стандарты, на которые отсутствуют ссылки в тексте настоящего стандарта.

Вибрация

ВЕНТИЛЯТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ

Требования к производимой вибрации и качеству балансировки

Дата введения -2008-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает предельные значения вибрации и допустимые значения дисбалансов для промышленных вентиляторов всех видов (далее - вентиляторы), кроме бытовых вентиляторов, предназначенных исключительно для создания воздушных потоков в помещении (например, потолочных или настольных). Установленные предельные значения распространяются на вентиляторы мощностью двигателя менее 300 кВт. Рекомендации для вентиляторов большей мощности даны в ГОСТ ИСО 10816-3.

Параметры, для которых установлены предельные значения, зависят от целей измерений вибрации (см. раздел 5).

Положения настоящего стандарта могут быть использованы для формулировки требований в договорных отношениях сторон.

Примечание - Испытания в заводских условиях обычно проводят для вентиляторов с открытым входом и выходом (без системы трубопроводов), поэтому их аэродинамическая характеристика существенно отличается от имеющей место в нормальных условиях эксплуатации. Кроме того, отличаться могут также масса и жесткость временного основания, на который устанавливают вентилятор. Поэтому для испытаний в заводских условиях предельные значения применяют к узкополосной вибрации в области частоты вращения, а для испытаний на месте установки вентиляторов - к широкополосной вибрации, определяющей общее вибрационное состояние машины.

Настоящий стандарт распространяется на вентиляционное оборудование с жесткими роторами, используемыми, например, в системах обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, в различных технологических процессах, для шахтной/туннельной вентиляции и в энергетических установках.

Настоящий стандарт не распространяется на установки, работающие в условиях действия больших сил, ударов или экстремальных температур.

Настоящий стандарт не распространяется на требования к качеству установки вентиляционного оборудования. Обычно изготовитель не несет ответственности за конструкцию основания и правильность установки вентилятора. Предполагают, что при установке потребитель обеспечит требуемую опору и условия стабильной работы вентилятора, при которых его вибрация будет удовлетворять тем же критериям, что и при заводских испытаниях.

Настоящий стандарт не устанавливает требований к вибрации, передаваемой вентилятором в присоединенные конструкции.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ИСО 1940-1-2007 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса

ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 7919-1-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования

ГОСТ ИСО 10816-1-97 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования

ГОСТ ИСO 10816-3-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин^-1

ГОСТ 10921-90 Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний

ГОСТ 19534-74 Балансировка вращающихся тел. Термины

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 31322-2006 (ИСО 8821:1989) Вибрация. Требования к балансировке элементов ротора, собираемых с помощью шпонки

ГОСТ 31351-2007 (ИСО 14695:2003) Вибрация. Вентиляторы промышленные. Измерения вибрации

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяют в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19534 и ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 вибрационное состояние: Значение или совокупность значений параметров, характеризующих вибрацию машины.

3.2 категория вентилятора (по назначению): Элемент описательной классификации, используемой для характеристики назначения вентиляторов, классов точности их балансировки и рекомендуемых предельных значений параметров вибрации.

3.3 механические биения: Изменение расстояния от поверхности вала до некоторой фиксированной точки (измерительного устройства) при проворачивании вала.

3.4 электрические биения: Источник (электромагнитной природы) погрешности измерений биений ротора с использованием датчиков вибрации бесконтактного типа.

Примечания

1 Такие погрешности могут быть следствием остаточного магнетизма ротора, неоднородности электрических свойств его поверхности, а также других факторов, оказывающих влияние на калибровку датчика вибрации.

2 Изменения положения поверхности вала, изготовленного из ферромагнитного материала, определяют в процессе его медленного проворачивания с использованием бесконтактных датчиков вихретокового типа. На результат измерений помимо изменений формы поверхности вала может оказать влияние различие электромагнитных свойств разных участков вала.

3.5 место эксплуатации: Место окончательной установки вентилятора, для которого определены условия его работы.

3.6 основание: Конструкция, поддерживающая механическую систему.

Примечания

1 Эта конструкция может быть жестко заделана в некоторый специальный каркас или совершать движения, передаваемые на опору вентилятора.

2 Основание - это то, к чему крепится вентилятор и что составляет необходимую вентилятору опору. Массу и жесткость основания выбирают таким образом, чтобы препятствовать усилению передаваемой через него вибрации.

3.7 податливая опора: Система опоры вентилятора, сконструированная таким образом, чтобы первая собственная частота опоры лежала значительно ниже рабочей частоты вращения вентилятора.

Примечание - При определении степени податливости опоры следует учитывать упругие вставки между вентилятором и опорной конструкцией. Податливость опоры обеспечивают, вывешивая вентилятор на пружинах или устанавливая опору на упругие элементы (пружины, резиновые изоляторы и т.д.). Частота собственных колебаний системы «подвеска - вентилятор» обычно составляет менее 25 % частоты, соответствующей минимальной скорости вращения испытуемого вентилятора.

3.8 жесткая опора: Система опоры вентилятора, сконструированная таким образом, чтобы первая собственная частота опоры лежала значительно выше рабочей частоты вращения.

Примечание - Жесткость основания вентилятора относительна. Ее необходимо рассматривать в сопоставлении с жесткостью подшипников машины. Отношение вибрации корпуса подшипника к вибрации основания представляет собой характеристику, определяющую влияние податливости основания. Основание можно считать жестким и достаточно массивным, если амплитуда вибрации основания (в любом направлении) вблизи лап или опорной рамы машины составляет менее 25 % максимального значения результата измерений вибрации, выполненных на ближайшей подшипниковой опоре (в любом направлении).

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения величин.

5 Назначение испытаний

Перед проведением вибрационных испытаний любых видов необходимо определить и согласовать между заинтересованными сторонами назначение этих испытаний и результаты, которые должны быть получены.

Наиболее типичными задачами испытаний являются:

a) оценка качества конструкции вентилятора;

b) оценка качества изготовления вентилятора на стадии его приемки (см. 8.3);

c) проверка правильности выбора опоры и соединения воздуховода на месте эксплуатации путем сравнений с результатами заводских испытаний (см. приложение D);

d) контроль вибрационного состояния машин для получения базовой линии вибрации и информации о тенденции ее изменения (см. приложение F);

e) предоставление конструктору механических систем, связанных с вентилятором (опор, основания, воздуховода и т.д.), данных о вибрации, которая будет передана на эти системы.

Полученные результаты могут быть представлены в виде общего уровня вибрации в широкой полосе частот, в октавных, третьоктавных или узких полосах частот (дискретных составляющих). Общий объем получаемых данных зависит от категории вентилятора (см. раздел 6) и целей проведения испытаний.

6 Категории вентиляторов (BV-категории)

Конструкция вентилятора и его назначение являются критериями, позволяющими классифицировать вентиляторы многих типов по допустимым значениям дисбаланса и уровням вибрации (BV-категориям).

В таблице 1 представлены категории, к которым могут быть отнесены вентиляторы исходя из условий их применения с учетом допустимых значений дисбалансов и уровней вибрации. Категорию вентилятора определяет изготовитель.

Таблица 1 -Категории вентиляторов

В случае приобретения отдельных элементов ротора (колеса или крыльчатки) для их последующей установки на вентилятор следует руководствоваться классом точности балансировки данных элементов (см. таблицу 2), а в случае приобретения вентилятора в сборе помимо этого следует принимать во внимание результаты заводских испытаний на вибрацию (таблица 4) и вибрацию на месте эксплуатации (таблица 5). Обычно указанные характеристики согласованы между собой, поэтому выбор вентилятора можно осуществлять на основе его BV-категории.

Установленная в таблице 1 является типичной для нормального применения вентиляторов, однако в обоснованных случаях заказчик может запросить вентилятор другой BV-категории. Рекомендуется указывать BV-категорию вентилятора, класс точности балансировки и допустимые уровни вибрации в договоре на поставку оборудования.

Отдельное соглашение между заказчиком и изготовителем может быть заключено в отношении условий установки вентилятора, чтобы при заводских испытаниях вентилятора в сборе были учтены планируемые условия установки на месте эксплуатации. При отсутствии такого соглашения ограничения на тип основания (жесткое или податливое) для заводских испытаний не устанавливают.

7 Балансировка

7.1 Общие положения

Изготовитель вентиляторов несет ответственность за проведение балансировки вентиляторов согласно соответствующему нормативному документу. Настоящий стандарт основан на требованиях ГОСТ ИСО 1940-1. Балансировку проводят обычно на высокочувствительных, специально сконструированных балансировочных станках, позволяющих получить точную оценку остаточного дисбаланса.

7.2 Классы точности балансировки

Для колес вентиляторов применяют классы точности балансировки в соответствии с таблицей 2. Изготовитель вентиляторов может проводить балансировку сразу для нескольких элементов в сборе, куда кроме колеса могут входить вал, соединительная муфта, шкив и т.д. Помимо этого балансировки могут потребовать отдельные элементы сборки (см. [1] и [2] в отношении балансировки шкивов и муфт соответственно).

Таблица 2 - Классы точности балансировки

7.3 Расчет допустимого остаточного дисбаланса

Класс G, указанный в таблице 2, является классом точности балансировки, числовое значение для которого, в мм/с, получено умножением допустимого остаточного дисбаланса е_реr на угловую скорость колеса вентилятора ω.

Таким образом

 - удельный дисбаланс, мкм или г·мм/кг;

U_per = m e_рег - допустимый остаточный дисбаланс (момент), г·мм;

ω = 2πN/60, рад/с.

В большинстве случаев допустимый остаточный дисбаланс в каждой из двух плоскостей коррекции можно рассматривать равным U_per/2 (см. приложение Е). По возможности колесо вентилятора следует уравновешивать вместе с валом, который будет использован при сборке вентилятора. При использовании оправки плотность посадки колеса на оправку должна быть достаточной, чтобы избежать появления дополнительного эксцентриситета (см. приложение В).

Измерения и расчет остаточного дисбаланса проводят по ГОСТ ИСО 1940-1.

8 Вибрация вентиляторов

8.1 Требования к проведению измерений

8.1.1 Общие положения

На рисунках 1 - 4 показаны некоторые возможные точки и направления измерений на каждом подшипнике вентилятора. Значения, приведенные в таблице 4, относятся к измерениям в направлении, перпендикулярном к оси вращения. Число и местоположение точек измерений как для заводских испытаний, так и для измерений на месте эксплуатации определяют по усмотрению изготовителя вентиляторов или по соглашению с заказчиком. Рекомендуется проводить измерения на подшипниках вала колеса вентилятора (крыльчатки). Если это невозможно, датчик следует установить в таком месте, где обеспечена максимально короткая механическая связь между ним и подшипником. Датчик не следует закреплять на безопорных панелях, корпусе вентилятора, элементах ограждения или других местах, не имеющих прямой связи с подшипником (результаты таких измерений могут быть использованы, но не для оценки вибрационного состояния вентилятора, а для получения информации о вибрации, передаваемой к воздуховоду или на основание, - см. ГОСТ 31351 и ГОСТ ИСО 5348.

Рисунок 1 -Расположение трехкоординатного датчика для горизонтально установленного осевого вентилятора

Рисунок 2 -Расположение трехкоординатного датчика для радиального вентилятора одностороннего всасывания

Рисунок 3 -Расположение трехкоординатного датчика для радиального вентилятора двустороннего всасывания

Рисунок 4 -Расположение трехкоординатного датчика для вертикально установленного осевого вентилятора

Измерения в горизонтальном направлении следует проводить под прямым углом к оси вала. Измерения в вертикальном направлении должны быть проведены под прямым углом к горизонтальному направлению измерений и под прямым углом к валу вентилятора. Измерения в продольном направлении следует проводить в направлении, параллельном оси вала.

8.1.2 Измерения с использованием датчиков инерционного типа

Все значения вибрации, указанные в настоящем стандарте, относятся к измерениям, выполненным с помощью датчиков инерционного типа, сигнал которых воспроизводит движение корпуса подшипника.

Применяемые датчики могут быть либо акселерометрами, либо датчиками скорости. Особое внимание следует уделить правильному креплению датчиков: без зазоров по опорной площадке, качаний и резонансов. Размер и масса датчиков и системы крепления не должны быть чрезмерно большими, чтобы не вносить существенных изменений в измеренную вибрацию. Суммарная погрешность, обусловленная способом крепления датчика вибрации и калибровкой измерительного тракта, не должна превышать ± 10 % значения измеряемой величины.

8.1.3 Измерения с использованием датчиков бесконтактного типа

По соглашению между пользователем и изготовителем могут быть установлены требования к предельным значениям перемещения вала (см. ГОСТ ИСО 7919-1) внутри подшипников скольжения. Соответствующие измерения могут быть проведены с помощью датчиков бесконтактного типа.

В этом случае измерительная система определяет перемещение поверхности вала относительно корпуса подшипника. Очевидно, что допустимая амплитуда перемещений не должна превышать значения зазора в подшипнике. Значение внутреннего зазора зависит от размера и типа подшипника, нагрузки (радиальной или осевой), направления измерений (отдельные конструкции подшипников имеют отверстие эллиптического типа, для которого зазор в горизонтальном направлении больше, чем в вертикальном). Многообразие факторов, которые следует принимать во внимание, не позволяет установить единые предельные значения перемещения вала, однако некоторые рекомендации представлены в виде таблицы 3. Значения, приведенные в этой таблице, представляют собой процентное отношение к общему значению радиального зазора в подшипнике в каждом направлении.

Таблица 3 -Предельное относительное перемещение вала внутри подшипника

Приведенные значения даны с учетом «ложных» перемещений поверхности вала. Эти «ложные» перемещения появляются в результатах измерений вследствие того, что на эти результаты влияют помимо вибрации вала также его механические биения, если вал погнут или имеет некруглую форму. При использовании датчика бесконтактного типа вклад в результат измерений дадут также электрические биения, определяемые магнитными и электрическими свойствами материала вала в точке измерений. Считают, что при пуске вентилятора в эксплуатацию и его последующей нормальной работе размах суммы механических и электрических биений в точке измерений не должен превышать большего из двух значений: 0,0125 мм или 25 % измеренного значения перемещения. Биения определяют в процессе медленного проворачивания вала (на скорости от 25 до 400 мин^-1), когда действие на ротор сил, вызванных дисбалансом, незначительно. Для того чтобы уложиться в установленный допуск по биениям, может потребоваться дополнительная обработка вала. Датчики бесконтактного типа, по возможности, следует закреплять непосредственно в корпусе подшипника.

Приведенные предельные значения применимы только для вентилятора, работающего в номинальном режиме. Если конструкция вентилятора предусматривает его работу от привода с переменной скоростью вращения, то на других скоростях возможны более высокие уровни вибрации вследствие неизбежного влияния резонансов.

Если в вентиляторе предусмотрена возможность изменения положения лопастей относительно потока воздуха у входного отверстия, приведенные значения следует применять для условий работы с максимально открытыми лопастями. Следует учесть, что срыв воздушного потока, особенно заметный при больших углах раскрытия лопасти относительно входного воздушного потока, может приводить к повышенным уровням вибрации.

Вентиляторы, устанавливаемые по схемам В и D (см. ГОСТ 10921), следует испытывать с всасывающими и (или) нагнетательными воздуховодами, длина которых превышает их диаметр не менее чем в два раза (см. также приложение С).

Пример - Рекомендуемые значения для подшипника скольжения диаметром 150 мм с внутренним зазором в горизонтальном направлении 0,33 мм:

Предельная вибрация вала (относительно подшипниковой опоры):

- пуск/удовлетворительное состояние: (0,25 × 0,33 мм) = 0,0825 мм (размах);

- уровень предупреждения:                     (0,50 × 0,33 мм) = 0,165 мм (размах);

- уровень останова:                                 (0,70 × 0,33 мм) = 0,231 мм (размах).

Сумма механического и электрического биений вала в точке измерений вибрации:

a) 0,0125 мм;

b) 0,25 × 0,0825 мм = 0,0206 мм.

Большее из двух значений составляет 0,0206 мм.

8.2 Система опоры вентилятора

Вибрационное состояние вентиляторов после их установки определяют с учетом жесткости опоры. Опору считают жесткой, если первая собственная частота системы «вентилятор - опора» превышает скорость вращения. Обычно при установке на бетонные фундаменты больших размеров опору можно считать жесткой, а при установке на виброизоляторы - податливой. Стальная рама, на которую часто устанавливают вентиляторы, может относиться к любому из двух указанных типов опоры. В случае сомнений в отношении типа опоры вентилятора можно выполнить расчеты или провести испытания для определения первой собственной частоты системы. В некоторых случаях опору вентилятора следует рассматривать как жесткую в одном направлении и податливую в другом.

8.3 Пределы допустимой вибрации вентиляторов при испытаниях в заводских условиях

Предельные уровни вибрации, приведенные в таблице 4, применяют к вентиляторам в сборе. Они относятся к измерениям виброскорости в узкой полосе частот на опорах подшипников для частоты вращения, применяемой при испытаниях в заводских условиях.

Таблица 4 -Предельные значения вибрации при испытаниях в заводских условиях

8.4 Пределы допустимой вибрации вентиляторов при испытаниях на месте эксплуатации

Вибрация любого вентилятора на месте эксплуатации зависит не только от качества его балансировки. Влияние будут оказывать, например, факторы, связанные с установкой, такие как масса и жесткость системы опоры. Поэтому изготовитель вентиляторов, если только это не оговорено контрактом, не несет ответственности за уровень вибрации вентилятора на месте его эксплуатации.

В таблице 5 приведены рекомендуемые предельные значения (в единицах виброскорости для широкополосной вибрации на корпусах подшипников) при нормальной работе вентиляторов различных категорий.

Таблица 5 - Предельные значения вибрации на месте эксплуатации

Вибрация новых принимаемых в эксплуатацию вентиляторов не должна превышать уровень «пуск в эксплуатацию». По мере эксплуатации вентилятора следует ожидать повышения уровня его вибрации вследствие процессов износа и кумулятивного эффекта влияющих факторов. Такое повышение вибрации является, в общем, закономерным и не должно вызывать тревоги, пока не достигнет уровня «предупреждение».

По достижении вибрацией уровня «предупреждение» необходимо исследовать причины повышения вибрации и определить меры по ее снижению. Работа вентилятора в таком состоянии должна быть под постоянным наблюдением и ограничена временем, требуемым для определения мер по устранению причин повышенной вибрации.

Если уровень вибрации достигает уровня «останов», меры по устранению причин повышенной вибрации должны быть приняты незамедлительно, в противном случае вентилятор должен быть остановлен. Задержка с приведением уровня вибрации к допустимому уровню может повлечь за собой повреждение подшипников, появление трещин в роторе и в местах сварки корпуса вентилятора и, в конечном итоге, разрушение вентилятора.

При оценке вибрационного состояния вентилятора следует контролировать изменения уровня вибрации со временем. Внезапное изменение уровня вибрации свидетельствует о необходимости немедленного осмотра вентилятора и принятия мер по его техническому обслуживанию. При контроле изменения вибрации не следует принимать во внимание переходные процессы, вызванные, например, заменой смазки или процедурами технического обслуживания.

9 Влияние процедуры сборки

Помимо колес в состав вентиляторов входят другие вращающиеся элементы, которые могут оказать влияние на уровень вибрации вентилятора: приводные шкивы, ремни, соединительные муфты, роторы электродвигателей или других устройств привода. Если условия заказа требуют поставку вентилятора без устройства привода, то изготовителю из практических соображений может быть нецелесообразно проводить испытания всей сборки для определения уровней вибрации. В таком случае даже при условии выполнения изготовителем балансировки колеса вентилятора нет уверенности в том, что работа вентилятора в сборе будет плавной до тех пор, пока вал вентилятора не будет соединен с приводом и вся машина не будет испытана на вибрацию при пуске вентилятора в эксплуатацию.

Обычно после сборки требуется проведение дополнительной балансировки, чтобы уменьшить уровень вибрации до приемлемого уровня. Для всех новых вентиляторов категорий BV-3, BV-4 и BV-5 перед их принятием в эксплуатацию рекомендуется провести измерения вибрации для машины в сборе. Это позволит определить базовую линию и наметить дальнейшие меры по техническому обслуживанию.

Изготовители вентиляторов не несут ответственности за влияние на вибрацию частей привода, установленных после проведения испытаний в заводских условиях.

10 Средства измерений и калибровка

10.1 Средства измерений

Используемые средства измерений и балансировочные станки должны быть поверены и удовлетворять требованиям поставленной задачи. Период между поверками определяется рекомендациями изготовителя средств измерений (испытаний). Состояние средств измерений должно обеспечивать их нормальную работу в течение всего периода испытаний.

Персонал, работающий со средствами измерений, должен обладать достаточными навыками и опытом, позволяющими выявлять возможные неисправности и ухудшения качества работы средств измерений.

10.2 Калибровка

Все средства измерений должны быть калиброваны в соответствии со стандартами. Сложность процедуры калибровки может варьироваться от простого физического осмотра до калибровки всей системы в целом. Корректирующие массы, используемые для определения остаточного дисбаланса по ГОСТ ИСО 1940-1, могут быть применены также для калибровки средств измерений.

11 Документация

11.1 Балансировка

По запросу, если это предусмотрено условиями договора, заказчику может быть предоставлен акт об испытаниях вентилятора на качество балансировки, в который рекомендуется включать следующую информацию:

- наименование изготовителя балансировочного станка, номер модели;

- вид установки ротора: межопорный или консольный;

- метод балансировки: статическая или динамическая;

- масса вращающихся частей ротора в сборе;

- остаточный дисбаланс в каждой плоскости коррекции;

- допустимый остаточный дисбаланс в каждой плоскости коррекции;

- класс точности балансировки;

- критерии приемки: принят/отбракован;

- сертификат балансировки (при необходимости).

11.2 Вибрация

По запросу, если это предусмотрено условиями договора, заказчику может быть предоставлен акт об испытаниях на вибрацию вентилятора, в который рекомендуется включать следующую информацию:

- использованные средства измерений;

- способ крепления датчика вибрации;

- эксплуатационные параметры вентилятора (расход воздуха, давление, мощность);

- частота вращения вентилятора;

- тип опоры: жесткая или податливая;

- измеряемая вибрация:

1) положение датчиков вибрации и измерительных осей,

2) единицы измерений и опорные уровни вибрации,

3) диапазон частот измерений (узкая или широкая полоса частот);

- допустимый уровень (уровни) вибрации;

- измеренный уровень (уровни) вибрации;

- критерии приемки: принят/отбракован;

 сертификат об уровнях вибрации (при необходимости).

11.3 Протокол испытаний

На рисунке 5 показан пример протокола испытаний вентилятора на вибрацию и качество балансировки. Форма протокола испытаний может иметь другой вид при условии, что в него включена информация в соответствии с 11.1 и (или) 11.2.

Рис 5 - ---ная форма протокола испытаний на вибрацию и качество балансировки

Приложение А
(справочное)
Соотношение между перемещением, скоростью и ускорением для синусоидальной вибрации

Для широкополосной вибрации простого соотношения между параметрами ускорения, скорости и переме­щения не существует. Однако в случаях, когда вибрация машины, например из-за значительного дисбаланса ротора, сосредоточена на одной частоте (см. рисунок А.1) или пропущена через узкополосный фильтр, имеют место следующие соотношения, не зависящие от выбранных единиц измерений:

Рисунок А.1

Примеры

1 В случае, если на частоте вращения 1800 мин^-1 (30 Гц) размах перемещения для синусоидальной (узкополосной) вибрации равен 0,10 мм, справедливы следующие соотношения, связывающие значения размаха перемещения D_p-p, в мм, пикового значения скорости V_peak, в мм/с, пикового значения ускорения А_реаk, в единицах ускорения свободного падения g (1 g = 9,80665 м/с²), и частоты F, в Гц:

 

 

 

 

 

 

2 В случае, если на частоте вращения 1800 мин^-1 (30 Гц) среднеквадратичное значение перемещения для синусоидальной (узкополосной) вибрации равно 0,0354 мм, справедливы следующие соотношения, связывающие среднеквадратичное значение перемещения D_r.m.s, в мм, среднеквадратичное значение скорости V_r.m.s, в мм/с, среднеквадратичное значение ускорения A_r.m.s,в мм/с², и частоту F, в Гц:

V_r.m.s. = 2πF D_r.m.s.; V_r.m.s. = 2π(30)·(0,0354) = 6,66 мм/с;

A_r.m.s. = 4π²F² D; A_r.m.s. =4·(π·30)²·(0,0354) = 1,26 м/с²;

 

Приложение В
(рекомендуемое)
Способы балансировки на балансировочном станке

B.1 Вентилятор с прямым приводом

B.1.1 Общие положения

Колесо вентилятора, которое при сборке устанавливают непосредственно на вал электродвигателя, должно быть уравновешено в соответствии с тем же правилом учета влияния шпонки, что и для вала электродвигателя.

Электродвигатели прошедших лет выпуска могли быть уравновешены в процессе балансировки с полной шпонкой. В настоящее время вал электродвигателя уравновешивают с полушпонкой, как это предписано ГОСТ 31322, и маркируют меткой Н (см. ГОСТ 31322).

B.1.2 Электродвигатели, уравновешенные с полной шпонкой

Колесо вентилятора, насаживаемое на вал электродвигателя, который уравновешен с использованием полной шпонки, следует уравновешивать без шпонки на оправке конической формы.

B.1.3 Электродвигатели, уравновешенные с полушпонкой

Для колеса вентилятора, насаживаемого на вал электродвигателя, который был уравновешен с использованием полушпонки, возможны следующие варианты:

a) если колесо имеет стальную втулку, нарезать в ней шпоночную канавку после проведения процедуры балансировки;

b) проводить балансировку на оправке конической формы с вставленной в шпоночную канавку полушпонкой;

c) проводить балансировку на оправке, имеющей одну или несколько шпоночных канавок (см. В.З), с использованием полных шпонок.

B.2 Вентиляторы с приводом от другого вала

Где возможно, все вращающиеся элементы, включая вал вентилятора и шкив, следует уравновешивать как единое целое. Если это нецелесообразно с практической точки зрения, балансировку следует проводить на оправке (см. В.3) с использованием того же правила учета шпонки, что и для вала.

B.3 Оправка

Оправка, на которую устанавливают колесо вентилятора при балансировке, должна удовлетворять следующим требованиям:

a) быть по возможности более легкой;

b) быть в уравновешенном состоянии, что обеспечивают соответствующим техническим обслуживанием и регулярным контролем;

c) предпочтительно иметь коническую форму, что позволит уменьшить погрешности, связанные с эксцентриситетом, который появляется как результат допусков на размеры отверстия втулки колеса и оправки. Если оправка имеет коническую форму, то при расчетах дисбаланса следует учитывать истинное положение плоскостей коррекции относительно подшипников.

При необходимости использовать оправку цилиндрической формы, в ней должна быть прорезана шпоночная канавка, в которую вставлена полная шпонка для передачи вращающего момента от оправки к колесу вентилятора.

Другим вариантом является прорезание двух шпоночных канавок на противоположных концах диаметра вала, что позволит использовать метод балансировки, называемый реверсным. Этот метод заключается в следующем. Сначала измеряют дисбаланс колеса, вставив в одну шпоночную канавку полную шпонку, а в другую - полушпонку. Затем колесо поворачивают на 180° относительно оправки и вновь измеряют его дисбаланс. Разность в полученных двух значениях дисбаланса обусловлена остаточным дисбалансом оправки и универсального соединения привода. Для получения истинного значения дисбаланса ротора надо взять половину разности результатов этих двух измерений.

Приложение С
(справочное)
Источники вибрации

С.1 Общие положения

Внутри вентилятора действует много источников вибрации, и вибрация на некоторых частотах может быть прямо сопоставлена с конкретными особенностями конструкции машины. В настоящем приложении рассмотрены только самые общие источники вибрации, наблюдаемые для большинства типов вентиляторов. Общим правилом является то, что любые ослабления в креплении системы опоры вызывают ухудшение вибрационного состояния вентилятора. Некоторая справочная информация о причинах повышенной вибрации приведена в таблице С.1.

С.2 Дисбаланс

Это основной источник вибрации вентиляторов; он характеризуется наличием составляющей вибрации на частоте вращения (первой гармонике). Причина дисбаланса заключена в том, что ось вращающейся массы распо­ложена с эксцентриситетом или под углом к оси вращения. Это может быть вызвано неравномерным распределением вращающихся масс, суммой допусков на размеры отверстия втулки вентилятора и вала, изгибом вала или сочетанием этих факторов. Вибрация, обусловленная дисбалансом, действует преимущественно в радиальном направлении.

Временный изгиб вала может быть следствием неравномерного нагрева механической -вследствие трения вращающихся и неподвижных элементов конструкции - или электрической (см. С.6) природы. Постоянный изгиб может образоваться в результате изменений свойств материала или вследствие несоосности вала и колеса вентилятора при раздельном креплении вентилятора и электродвигателя (см. С.3).

В процессе эксплуатации дисбаланс колеса может возрастать из-за осаждения на него частиц воздуха. При работе в агрессивной среде появление дисбаланса может быть связано с неравномерной эрозией или коррозией колеса.

Дисбаланс может быть устранен дополнительной балансировкой в соответствующих плоскостях, но перед проведением процедуры балансировки необходимо установить источники появления дисбаланса, устранить их и проверить стабильность вибрационного состояния машины.

С.3 Несоосность

Данный дефект может иметь место в случае, когда валы электродвигателя и вентилятора соединены через ременную передачу или с помощью гибкой муфты. Несоосность иногда можно обнаружить по характерным частотным составляющим вибрации - как правило, это первая и вторая гармоники оборотной частоты f_rpm. В случае параллельного смещения осей валов вибрация проявляется преимущественно в радиальном направлении, а при пересечении осей под углом доминирующей может стать вибрация в продольном направлении.

Если валы соединены под углом друг к другу и при этом использованы жесткие соединительные муфты, то в машине начинают действовать знакопеременные силы, вызывающие повышенный износ валов и муфт. Этот эффект может быть существенно ослаблен использованием гибких соединений.

С.4 Аэродинамическое возбуждение

Возбуждение вибрации может быть обусловлено взаимодействием колеса вентилятора со стационарными элементами конструкции, такими как направляющие лопасти, электродвигатель или подшипниковые опоры, неверно выбранными значениями зазоров или неправильно спроектированными конструкциями воздухозабора и воздухоотвода. Характерной особенностью данных источников является возникновение периодической вибрации, связанной с частотой вращения колеса, на фоне случайных флуктуации взаимодействия лопастей колеса с воздухом. Вибрацию можно наблюдать на гармониках лопастной частоты, которая представляет собой произве­дение частоты вращения колеса на число лопастей колеса.

Аэродинамическая нестабильность потока, обусловленная его срывом с поверхности лопасти и последующим вихреобразованием, вызывает появление широкополосной вибрации, форма спектра которой изменяется в зависимости от нагрузки вентилятора.

Аэродинамический шум характерен тем, что он не связан с частотой вращения колеса и может проявляться на субгармониках частоты вращения (т.е. на частотах ниже оборотной). При этом наблюдается значительная вибрация корпуса вентилятора и воздуховодов.

Если аэродинамическая система вентилятора плохо согласована с характеристиками последнего, в нем могут наблюдаться резкие толчки. Такие толчки хорошо различимы на слух и передаются в виде импульсов на систему опоры вентилятора.

Если упомянутые выше причины приводят к вибрации лопастей, ее природу можно исследовать, устанавливая датчики в разные места конструкции.

Таблица С.1 -Условные (от 1 до 10) вероятности частот, направлений и мест проявления дефекта

Продолжение

Продолжение таблицы С.1

Продолжение

Окончание таблицы С.1