Вибрация БАЛАНСИРОВКА Руководство по применению стандартов ISO
19499:2007
Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» Сведения о стандарте 1. ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4 2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация, удар и контроль технического состояния» 3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 875-ст 4. Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 19499:2007 «Вибрация. Балансировка. Руководство по применению стандартов в области балансировки» (ISO 19499:2007 «Mechanical vibration - Balancing - Guidance on the use and application of balancing standards») путем изменения ссылок, которые выделены в тексте курсивом. Внесение указанных технических отклонений направлено на учет целесообразности использования ссылочных национальных и межгосударственных стандартов вместо ссылочных международных стандартов 5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет СОДЕРЖАНИЕ Введение При конструировании и техническом обслуживании машин важно не допускать сверх определенных пределов вибрацию, обусловленную дисбалансом вращающегося ротора, поскольку такая вибрация оказывает неблагоприятное воздействие как на машину, так и, передаваясь через присоединенные конструкции, на человека. В настоящем стандарте приведен обзор методов, используемых для уменьшения дисбаланса ротора (балансировки), которые установлены другими национальными стандартами, с целью облегчить выбор метода, наиболее подходящего в конкретной ситуации. По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 19499:2007 в настоящем стандарте обзор методов выполнен не по международным, а по соответствующим им (идентичным или модифицированным) национальным и межгосударственным стандартам. Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в ИСО 19499:2007, приведены в дополнительном приложении ДА. НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дата введения - 2011-01-01 1. Область примененияНастоящий стандарт устанавливает общее руководство по принципам балансировки машин и использованию для этих целей методов, установленных в межгосударственных стандартах и национальных стандартах Российской Федерации. 2. Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ Р ИСО 20806-2007 Вибрация. Балансировка на месте роторов больших и средних размеров. Критерии и меры безопасности ГОСТ ИСО 1940-1-2007 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса ГОСТ ИСО 1940-2-99 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 2. Учет погрешностей оценки остаточного дисбаланса ГОСТ ИСО 7919-1-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования ГОСТ ИСО 7919-3-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы ГОСТ ИСО 7919-4-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Газотурбинные агрегаты ГОСТ ИСО 10816-1-97 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования ГОСТ ИСО 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 ИСО 10816-4-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 4. Газотурбинные установки ГОСТ 19534-74 Балансировка вращающихся тел. Термины ГОСТ 20076-2007 (ИСО 2953:1999) Вибрация. Станки балансировочные. Характеристики и методы их проверки ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения ГОСТ 25364-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации опор валопроводов и общие требования к проведению измерений ГОСТ 27165-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений ГОСТ 28989-91 (ИСО 3719-82) Станки балансировочные. Символы на панелях управления ГОСТ 31186-2002 (ИСО 10814:1996) Вибрация. Подверженность и чувствительность машин к дисбалансу ГОСТ 31320-2006 (ИСО 11342:1998) Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов ГОСТ 31321-2006 (ИСО 7475:2002) Вибрация. Станки балансировочные. Ограждения и другие средства защиты ГОСТ 31322-2006 (ИСО 8821:1989) Вибрация. Требования к балансировке элементов ротора, собираемых с помощью шпонки Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым 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, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку. 3. Термины и определенияВ настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19534 и ГОСТ 24346. 4. Дисбаланс ротора4.1. Общие положения Балансировка представляет собой процесс проверки распределения масс ротора (вращающейся детали) и, при необходимости, изменения этого распределения таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к допустимому дисбалансу. Причинами дисбаланса могут быть неоднородность материала ротора, погрешности изготовления и сборки, износ узлов, оседание на роторе загрязняющих частиц, изменение состояния ротора во время работы машины и др. Важно понимать, что любому, даже серийно производимому ротору присуще собственное распределение масс, т.е. собственный дисбаланс. Новые роторы перед установкой в машину обычно подвергают балансировке на балансировочном станке изготовителя машины. Ротор после ремонта также может быть предварительно уравновешен на балансировочном станке, а в случае отсутствия необходимого оборудования - на месте установки (см. ГОСТ Р ИСО 20806). В последнем случае ротор устанавливают в собственные подшипники и соединяют с приводом машины. При вращении неуравновешенного ротора на балансировочном станке или на месте установки возникает центробежная сила, которая, в свою очередь, вызывает динамическую реакцию опор ротора. По результатам измерений с помощью датчиков силы, установленных на корпусах подшипников, или с помощью датчиков вибрации, установленных для измерений колебаний опоры или вала ротора, рассчитывают массы ротора, которые необходимо добавить, удалить или переместить в процессе балансировки. В зависимости от задач балансировки ее осуществляют в одной, двух или более плоскостях коррекции. 4.2. Распределение дисбалансов Дисбаланс ротора может быть описан совокупностью бесконечного числа векторов дисбалансов, распределенных вдоль оси ротора. Если ротор представить в виде модели со сосредоточенными параметрами, то дисбаланс можно представить в виде конечного числа векторов дисбалансов с разными значениями и фазовыми углами (углами дисбаланса), как показано на рисунке 1. Идеально уравновешенный ротор может быть получен компенсацией всех векторов дисбалансов в плоскостях, где они расположены. На практике измерить дисбалансы, соответствующие отдельным частям ротора, невозможно. Кроме того, в этом, как правило, нет необходимости. Информация о распределении дисбалансов, требуемая для балансировки ротора, определяет метод балансировки. Рисунок 1 -
Распределение локальных дисбалансов ротора, моделируемого 4.3. Представление дисбаланса Дисбаланс ротора может быть представлен в виде: a) главного вектора дисбалансов , представляющего собой векторную сумму всех дисбалансов, распределенных вдоль оси ротора; b) главного момента дисбалансов , представляющего собой векторную сумму всех моментов дисбалансов, распределенных вдоль оси ротора, относительно произвольно выбранной плоскости главного вектора дисбалансов; c) модального дисбаланса , представляющего собой дисбаланс, распределенный вдоль оси ротора таким образом, что он влияет только на n-ю моду колебаний ротора в подшипниковых опорах. Математическое и графическое описание дисбалансов указанных видов приведено в приложении А. Примечание - Главный вектор дисбалансов и главный момент дисбалансов совместно характеризуют динамическую неуравновешенность ротора, которая может быть представлена парой дисбалансов в двух произвольно выбранных плоскостях, перпендикулярных к оси ротора. 5. Динамическое поведение роторов5.1. Общие положения На практике обычно все роторы относят к одному из двух типов: жесткий или гибкий. Методы балансировки роторов этих типов приведены в ГОСТ ИСО 1940-1 и ГОСТ 31320 (см. таблицу 1). Однако разделение роторов на два указанных типа является большим упрощением, что может привести к неверному представлению, что метод балансировки ротора зависит только от конструкции последнего. Хотя дисбаланс является свойством ротора, динамическое поведение ротора в нормальных условиях работы зависит также от динамических свойств подшипникового узла (подшипника и корпуса подшипника), а также от частоты вращения ротора. Более того, на выбор метода балансировки могут повлиять также установленные требования к качеству балансировки и начальное распределение дисбалансов ротора (см. таблицу 1). Таблица 1 - Примеры измеряемых параметров и видов измерений
5.2. Ротор, рассматриваемый как жесткий Если ротор вращается как абсолютно твердое тело на упругих опорах, то его перемещения представляют собой сочетание двух движений, показанных на рисунке 2. У такого ротора отсутствуют изгибные колебания, а его перемещения обусловлены только колебаниями подшипникового узла. Рисунок
2 - Формы движения жесткого ротора, представляющего собой В реальности ни один ротор нельзя считать абсолютно твердым телом, и любой из них имеет малые (по сравнению с указанными формами движения жесткого ротора) изгибные деформации. Однако ротор можно рассматривать как жесткий при условии, что его деформации, связанные с распределением дисбалансов вдоль ротора, не превышают заданных допустимых значений на любой частоте вращения ротора вплоть до максимальной рабочей частоты. Большинство таких роторов могут быть уравновешены методами по ГОСТ ИСО 1940-1. Их целью является устранение главного вектора дисбалансов установкой масс в одной плоскости коррекции или динамической неуравновешенности распределением масс по двум плоскостям коррекции. Примечание - Ротор, который в процессе работы должен вести себя как жесткий, может быть уравновешен на любой скорости балансировочного станка, при условии, что она достаточно низка для сохранения ротором свойств твердого тела. 5.3. Ротор, рассматриваемый как гибкий 5.3.1. Общие положения При повышении частоты вращения или при уменьшении допустимого дисбаланса ротор, рассмотренный в 5.2, может начать проявлять характерные признаки гибкого ротора. Деформации ротора становятся значительными, а методы, применяемые при балансировке жесткого ротора, - недостаточными для достижения требуемой уравновешенности. Типичные формы изгибных колебаний симметричного ротора показаны на рисунке 3. Для ротора, проявляющего признаки гибкого ротора, используют методы балансировки по ГОСТ 31320. Рисунок
3 - Схематичное представление первых трех мод изгибных колебаний 5.3.2. Балансировка на низкой частоте вращения В некоторых случаях ротор, проявляющий при работе признаки гибкого ротора, может быть удовлетворительно уравновешен на низкой частоте вращения. В ГОСТ 31320 приведены методы А - F, которыми дисбаланс, по возможности, устраняют в тех плоскостях, где имеет место неуравновешенность масс ротора. 5.3.3. Балансировка на нескольких частотах вращения Балансировку на нескольких частотах вращения применяют для коррекции главного вектора дисбалансов, главного момента дисбалансов и соответствующих модальных дисбалансов. Балансировку выполняют по ГОСТ 31320 методом G. 5.3.4. Балансировка на рабочей частоте вращения Данный метод применяют для гибких роторов, которые до достижения рабочей частоты вращения проходят через одну или более критических частот, но у которых в силу особенностей конструкции машины допустимы высокие уровни вибрации на критических частотах и поэтому уменьшению подлежит дисбаланс только на рабочей частоте вращения (ГОСТ 31320, метод Н). 5.4. Роторы с изменяющейся геометрией 5.4.1. Общие положения Большинство роторов в зависимости от их поведения на частотах вращения могут быть отнесены либо к жестким, либо к гибким. Однако в ряде случаев динамическое поведение ротора имеет особенности, которые требуют специального рассмотрения при выборе метода балансировки. 5.4.2. Ротор с упругими элементами Ротор в зависимости от особенностей конструкции может требовать проведения балансировки на низкой или высокой частоте вращения. Но, кроме того, в состав рассматриваемого ротора входят элементы, которые либо являются гибкими, либо упруго закреплены, так что дисбаланс ротора может соответствующим образом изменяться с изменением частоты вращения. Примерами таких роторов являются ротор с соединительными тягами, деформирующимися на высоких частотах вращения; вентилятор с резиновыми лопастями; ротор однофазного асинхронного электродвигателя с центробежным пусковым выключателем. В этом случае выполняют балансировку по ГОСТ 31320 методом I. 5.4.3. Ротор с элементами, изменяющими свою посадку В состав таких роторов могут входить элементы, которые занимают свое окончательное положение только после достижения некоторой частоты вращения или других рабочих условий. После посадки таких элементов в их окончательное положение поведение ротора становится стабильным. Но при этом ротор может оказаться неуравновешенным, что требует дополнительной балансировки. Примерами роторов с элементами, изменяющими свою посадку, являются турбина с дисками, насаженными в горячем состоянии; ротор, набранный из отдельных пластин; ротор генератора с обмоткой из медного провода; ротор турбогенератора с насаженными бандажными кольцами. Роторы данного типа описаны в ГОСТ 31320 (раздел 7), но метод их балансировки не установлен. 5.5. Примеры роторов с разным поведением в динамическом режиме Примеры роторов с разным поведением при вращении показаны на рисунке 4. Рисунок 4 - Примеры роторов с разным поведением в динамическом режиме Схематичного описания ротора, однако, недостаточно для предсказания его поведения. Роторы, изображенные на рисунках 4 с) и 4 d) могут вести себя как гибкие роторы без каких-либо особенностей, а примером ротора, изображенного на рисунке 4 b), может быть низкоскоростной вентилятор, не совершающий изгибных колебаний, т.е. проявляющий себя как жесткий ротор. Поведение ротора в динамическом режиме рассмотрено в приложении В. 5.6. Влияющие факторы 5.6.1. Общие положения Отклик ротора на динамические воздействия зависит от его физических свойств и свойств опорной конструкции. Вибрация, измеряемая на опорах или на валу ротора, кроме физических свойств ротора зависит также от значения дисбаланса, его распределения вдоль оси ротора, а также от частоты вращения. Указанные факторы влияют на выбор метода балансировки. 5.6.2. Допустимый дисбаланс Ниже на примерах показано, как изменение допустимого дисбаланса приводит к необходимости пересмотра типа ротора и использования другого, более точного метода балансировки. a) Ротор, рассматриваемый как жесткий и уравновешиваемый в одной плоскости для уменьшения главного вектора дисбалансов, может потребовать дополнительной, более точной балансировки в той же плоскости коррекции. b) Ротор, рассматриваемый как жесткий и уравновешиваемый в одной плоскости для уменьшения главного вектора дисбалансов, может потребовать балансировки с использованием двух плоскостей коррекции для уменьшения главного момента дисбалансов (динамической неуравновешенности ротора в целом). c) Ротор, рассматриваемый как жесткий и уравновешиваемый в двух плоскостях коррекции для уменьшения как главного вектора, так и главного момента дисбалансов, может дополнительно потребовать учета изгибных колебаний для уменьшения модальных дисбалансов, даже если рабочая частота вращения лежит ниже первой критической частоты вращения ротора. d) Ротор, рассматриваемый как гибкий и уравновешиваемый одним из методов балансировки гибких роторов для уменьшения динамической неуравновешенности и ряда модальных дисбалансов, может потребовать уменьшения значения дисбалансов, соответствующих более высоким модам ротора, даже при условии, что частота вращения ротора не достигает собственных частот этих мод. e) Ротор, жесткий или гибкий, уравновешиваемый одним из методов балансировки, может потребовать рассмотрения специальных методов, позволяющих учесть наличие упругих элементов ротора или элементов, изменяющих свою посадку во время работы ротора. f) Если после ужесточения допуска оказалось, что требования к остаточному дисбалансу могут быть выполнены только на какой-то одной частоте вращения ротора, то это может потребовать проведения балансировки на рабочей частоте вращения ротора. 5.6.3. Режим работы При изменении рабочих условий (например, частоты вращения, свойств опоры) может потребоваться повторная оценка динамического поведения ротора. 5.6.4. Начальный дисбаланс Распределение начального дисбаланса оказывает влияние на отклик системы «ротор - опора». От этого зависит, какой именно вид дисбаланса (см. раздел 4) выходит за пределы допуска и, следовательно, нуждается в уменьшении. Начальный дисбаланс зависит от способов механической обработки ротора и качества его сборки. 6. Допустимый дисбаланс6.1. Общие положения Современное балансировочное оборудование и методы балансировки позволяют уменьшить дисбаланс до весьма низкого значения. Однако завышать сверх необходимого требования к качеству балансировки экономически нецелесообразно. Поэтому следует определить допустимый дисбаланс, при котором достигается приемлемый уровень вибрации и динамических сил в обычных режимах работы машины. 6.2. Допустимые остаточные дисбалансы Существует прямая связь между дисбалансом ротора и вибрацией на оборотной частоте при работе машины. Эта связь определяется динамическими характеристиками машины (ротора, корпуса, подшипниковых опор). Однако вибрация машины может быть обусловлена не только дисбалансом ротора. Существуют и другие источники вибрации, например, магнитные поля, потоки жидкости. Рекомендации по определению допустимого остаточного дисбаланса приведены в ГОСТ ИСО 1940-1 для жестких роторов и ГОСТ 31320 (где использованы те же значения допустимого дисбаланса, что и в ГОСТ ИСО 1940-1) для роторов других типов. 6.3. Предельные значения параметров вибрации Не существует простого способа оценить вибрацию при работе ротора в составе машины по результатам измерений вибрации на балансировочном станке. Соотношение между этими вибрациями зависит от того, насколько отличаются динамические характеристики опор ротора на балансировочном станке и на машине. Кроме того, на балансировочном станке ротор балансируют отдельно, в то время как в составе машины он подвержен влиянию других роторов валопровода. У разных балансировочных станков разная жесткость основания, поэтому предельные значения вибрации для разных станков устанавливают неодинаковыми. При наличии достаточной информации о вибрации могут быть установлены предельные значения ее параметров, как в ГОСТ 31320. Допустимая вибрация машин с роторами определена в ГОСТ ИСО 7919-1, ГОСТ 27165, ГОСТ ИСО 7919-3 и ГОСТ ИСО 7919-4 для вибрации валов и в ГОСТ ИСО 10816-1, ГОСТ 25364, ГОСТ ИСО 10816-3 и ГОСТ ИСО 10816-4 для вибрации на невращающихся частях. Если такая информация отсутствует, то в качестве ориентировочных могут быть взяты значения параметров вибрации на балансировочных станках, если известно, что уравновешенные на них роторы удовлетворительно работают в составе машины. 7. Выбор метода балансировки7.1. Общие положения Разные методы балансировки предъявляют разные требования к балансировочному оборудованию и трудоемкости, поэтому важно, чтобы метод (см. таблицу 1) был выбран правильно и позволил удовлетворить требования по остаточному дисбалансу с минимальными затратами. Ротор, рассматриваемый как жесткий (см. 5.2), может быть уравновешен с использованием одной или двух плоскостей коррекции, как установлено ГОСТ ИСО 1940-1. Как правило, ротор, рассматриваемый как гибкий (см. 5.3), уравновешивают по ГОСТ 31320, в котором приведены несколько методов балансировки для разных конфигураций роторов: - универсальный метод балансировки на нескольких частотах вращения (метод G) - см. 5.3.3; - метод балансировки на рабочей частоте вращения (метод Н) для роторов, работающих преимущественно в этом режиме, - см. 5.3.4; - методы балансировки на низких частотах вращения (методы А - F) - см. 5.3.2. Метод балансировки роторов с упругими элементами (см. 5.4.2) установлен ГОСТ 31320 (метод I). Для роторов, имеющих элементы с изменяющейся посадкой во время вращения (см. 5.4.3), необходимо обеспечить режим работы, при котором дисбаланс стабилизируется, и применить соответствующий метод балансировки для жесткого (см. ГОСТ ИСО 1940-1) или гибкого (см. ГОСТ 31320) ротора. По возможности следует получить консультации у изготовителя о наиболее эффективном методе балансировки данного ротора. 7.2. Выбор метода балансировки в отсутствие априорной информации 7.2.1. Определение типа ротора В таблице 2 приведены рекомендации по выбору метода балансировки и балансировочного оборудования для роторов основных типов, указанных в разделе 5. При определении типа ротора необходимо принимать во внимание требования к допустимому дисбалансу (см. 7.2.2). Рекомендации по выбору метода балансировки в зависимости от отношения рабочей частоты вращения к частоте первого резонанса изгибных колебаний ротора на месте его установки, приведенные в таблице 2, пригодны в общем случае для большинства промышленных машин. Однако особенности балансировки конкретного ротора могут отличаться от типичных и зависят от динамических характеристик подшипникового узла, начального дисбаланса, требований к остаточному дисбалансу и специфики конструкции ротора. Хотя для большинства роторов их тип может быть легко определен в соответствии с разделом 5 и таблицей 2, в ряде случаев необходим более полный анализ, особенно при решении вопроса об отнесении конкретного ротора к жестким или гибким. Рекомендации таблицы 2 предполагают знание критических частот вращения ротора, которые зачастую бывают неизвестны. Способ расчетной оценки степени гибкости ротора в условиях его применения приведен в приложении С. 7.2.2. Выбор допустимого дисбаланса ротора Значение допустимого дисбаланса выбирают в соответствии с разделом 6. При жестких требованиях к остаточному дисбалансу или колебаниям ротора может потребоваться рассмотрение мод изгибных колебаний, собственные частоты которых лежат выше диапазона рабочих частот вращения ротора. Например, как показано на рисунке 5, на колебания ротора на рабочей частоте 50 Гц существенное влияние оказывает мода изгибных колебаний с более высокой собственной частотой, хотя на первых двух резонансных частотах (колебаний ротора как твердого тела) вибрация ротора, уравновешенного на низкой частоте вращения, невелика. В данном случае установленное к вибрации машины требование, чтобы среднеквадратичное значение скорости на рабочей частоте вращения не превышало 5 мм/с, не выполнено именно вследствие наличия моды изгибных колебаний на более высокой частоте. Уровень возбуждения, обусловленный модой изгибных колебаний, и требования к допустимому дисбалансу заставляют рассматривать ротор как гибкий и выбрать соответствующий метод его балансировки Таблица 2 - Методы балансировки для роторов разной конфигурации
X - частота, Гц; Y - среднеквадратичное значение скорости, мм/с; а - частота вращения 50 Гц Рисунок 5 - Влияние моды изгибных колебаний выше частоты вращения ротора 7.2.3. Выбор метода балансировки Общие рекомендации по выбору метода балансировки приведены в таблице 2 со ссылкой на соответствующие стандарты, где они рассмотрены. 7.2.4. Выбор балансировочного станка Тип ротора и выбранный метод балансировки обусловливают выбор балансировочного станка: высокоскоростного или низкоскоростного. Примеры характеристик балансировочного станка, требования к которым устанавливают в зависимости от особенностей уравновешиваемого ротора, приведены в таблице 3 и более подробно - в ГОСТ 20076. Таблица 3 - Характеристики балансировочного станка
Чтобы уменьшить дисбаланс определенного вида применяют соответствующие балансировочные станки: a) для уменьшения главного вектора дисбалансов достаточно использовать низкоскоростной балансировочный станок с одной плоскостью коррекции; b) для уменьшения главного момента дисбалансов необходим, по меньшей мере, низкоскоростной балансировочный станок с двумя плоскостями коррекции; c) для уменьшения модальных дисбалансов требуются, как правило, высокоскоростной балансировочный станок. Примечание 1 - Балансировка в одной плоскости коррекции может быть выполнена на балансировочном станке с двумя плоскостями коррекции. Примечание 2 - Высокоскоростной балансировочный станок обычно позволят проводить балансировку как в одной, так и в двух плоскостях коррекции. Примечание 3 - Гибкие роторы, для которых используют методы А - F по ГОСТ 31320, могут быть удовлетворительно уравновешены на балансировочных станках при низкой частоте вращения. 7.2.5. Дополнительные испытания ротора Балансировочный станок помимо уравновешивания ротора позволяет провести и другие испытания для подтверждения соответствия ротора предъявляемым к нему требованиям. Примеры дополнительных испытаний для ротора крупного электрогенератора приведены в таблице 4. Таблица 4 - Пример дополнительных испытаний на балансировочном станке для ротора электрогенератора
8. Стандарты по балансировке8.1. Общие положения Комплекс стандартов, в которых рассмотрены вопросы уравновешенности и балансировки роторов, приведен в таблице 5. Комплекс состоит из шести частей: вводная часть, терминология, допустимый дисбаланс и методы балансировки, балансировочные станки, конструкция машины с точки зрения уравновешенности ротора, вибрация машин. Таблица 5 - Комплекс национальных стандартов по балансировке
8.2. Терминология 8.2.1. ГОСТ 19534 Стандарт устанавливает термины в области балансировки вращающихся тел. Приведены иностранные эквиваленты терминов на немецком, английском и французском языках. 8.2.2. ГОСТ 24346 Стандарт устанавливает основные термины в области вибрации. Приведены иностранные эквиваленты терминов на немецком, английском и французском языках. 8.3. Допустимый дисбаланс и методы балансировки 8.3.1. Общие положения Стандарты данной части комплекса не устанавливают требования к приемке роторов, но дают рекомендации о том, как обеспечить достаточную уравновешенность ротора, не предъявляя необоснованно завышенные требования к его балансировке. 8.3.2. ГОСТ ИСО 1940-1 Стандарт устанавливает руководство по определению дисбаланса и заданию требований к качеству балансировки жестких роторов. Стандарт включает в себя способы: a) представления дисбаланса в одной и двух плоскостях; b) установления допустимого остаточного дисбаланса; c) распределения допустимого остаточного дисбаланса по плоскостям коррекции; d) оценки остаточного дисбаланса по результатам измерений; e) подтверждения оценки остаточного дисбаланса. 8.3.3. ГОСТ ИСО 1940-2 Стандарт включает в себя способы: a) определения видов погрешностей определения дисбалансов при балансировке жестких роторов; b) оценки этих погрешностей; c) учета погрешностей при проведении балансировки; d) оценки остаточного дисбаланса в двух произвольных плоскостях коррекции. Хотя ГОСТ ИСО 1940-2 распространяется на жесткие роторы, установленные в нем методы оценки и учета погрешностей определения дисбаланса применимы также к гибким роторам. 8.3.4. ГОСТ 31320 Стандарт устанавливает типичные конфигурации жестких роторов в соответствии с их характеристиками и требованиями к балансировке, методы балансировки, методы оценки уравновешенности ротора после балансировки, дает рекомендации по выбору критерия качества балансировки на основе вибрации либо остаточного дисбаланса. Показано, что для некоторых видов роторов, рассматриваемых как гибкие, достаточное качество балансировки может быть достигнуто на низкой частоте вращения ротора. Стандарт служит основой для проведения дальнейших исследований, например при необходимости установления более жестких требований к качеству балансировки. Применение установленных стандартом методов при строгом контроле качества изготовления ротора с большой вероятностью обеспечивает удовлетворительную работу ротора в составе машины. Влияние резонансов конструкции машины на ее вибрацию не относится к области применения ГОСТ 31320 и рассмотрено в ГОСТ 31186 (см. 8.5.2). 8.3.5. ГОСТ ИСО 20806 Стандарт устанавливает методы балансировки роторов в составе машины в их собственных подшипниках. Рассмотрены условия, при которых целесообразно проводить балансировку на месте, используемый при этом инструмент, требования безопасности, требования к регистрируемой информации. Стандарт может быть использован при заключении договоров на балансировку роторов на месте их установки. Стандарт не устанавливает способы расчета корректирующих масс по результатам измерений вибрации. 8.4. Балансировочные станки 8.4.1. ГОСТ 20076 Стандарт устанавливает требования и методы оценки характеристик балансировочных станков для балансировки роторов в одной или нескольких плоскостях коррекции. Установлены требования к заявлению характеристик станков изготовителем. 8.4.2. ГОСТ 28989 Стандарт устанавливает символы, изображаемые на балансировочных станках и вспомогательных приспособлениях. Назначение символов - дать объяснение функциям, выполняемым станком, применяемым средствам индикации и управления. 8.4.3. ГОСТ 31321 Стандарт устанавливает требования к ограждениям балансировочных станков и другим мерам безопасности для сведения к минимуму рисков, связанных с работой станка. Определены классы защиты, обеспечиваемые ограждениями и другими техническими средствами, с указанием ситуаций, когда должен быть применен тот или иной класс защиты. В стандарте не рассмотрены специфические средства защиты, такие как снижение уровня шума, уменьшение давления воздушного потока или создание вакуума, требуемого для достижения роторами некоторых видов необходимой частоты вращения. 8.5. Конструкция машины с точки зрения уравновешенности ротора 8.5.1. ГОСТ 31322 Стандарт устанавливает соглашение сторон по балансировке частей ротора, собираемых с помощью шпонки, что позволяет обеспечить соответствие ротора после сборки требованиям по допустимому дисбалансу или создаваемой им вибрации. Стандарт устанавливает методы определения чувствительности вибрации машины к дисбалансу ротора и дает рекомендации о допустимой близости рабочей частоты вращения ротора к собственной частоте соответствующей моды изгибных колебаний. Приведена классификация машин по их подверженности к изменению дисбаланса и других параметров. Стандарт приводит рекомендации по применению значений чувствительности к дисбалансу в ряде практических ситуаций. Данные рекомендации распространяются только на простые машины и не применимы, например, к крупным электроэнергетическим агрегатам. 8.6. Вибрация машин 8.6.1. Стандарты по оценке вибрации вращающихся валов Общее руководство по оценке вибрационного состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах установлено ГОСТ ИСО 7919-1. Измерения вибрации валов позволяют: a) выявить изменения в характере вибрации машины; b) выявить появление чрезмерных кинетических нагрузок; c) контролировать радиальный зазор в подшипниках. В других стандартах данной части комплекса установлены рекомендации по оценке вибрационного состояния машин разных видов и приведены значения границ зон состояний. Стандарты данной части комплекса распространяются на измерения как абсолютных, так и относительных колебаний вала. Установленные методы применяют при контроле состояния машин в процессе их работы, а также при приемочном контроле машин, как на испытательном стенде, так и на месте эксплуатации. Даны рекомендации по установлению уровней вибрации, превышение которых вызывает появление индикации об изменении технического состояния машины. 8.6.2. Стандарты по оценке вибрации на невращающихся частях Общее руководство по оценке вибрационного состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях установлено ГОСТ ИСО 10816-1. В других стандартах данной части комплекса приведены рекомендации по оценке вибрационного состояния машин разных видов и установлены значения границ зон состояний. Критерии оценки вибрационного состояния на основе измерений абсолютных значений параметров вибрации и изменения значений этих параметров применяют при контроле состояния машин, а также при приемочном контроле. Применение установленных критериев позволяет обеспечить надежную, безопасную, долговременную работу машин при одновременном уменьшении нежелательных воздействий на присоединенное оборудование. Даны рекомендации по установлению уровней вибрации, превышение которых вызывает появление индикации об изменении технического состояния машины. Критерии оценки относятся только к вибрации, создаваемой самой машиной, и не распространяются на вибрацию, наведенную извне. Приложение А
|
Обозначение ссылочного национального, межгосударственного стандарта |
Степень соответствия |
Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта |
IDT |
ИСО 20806:2004 Вибрация. Критерии и меры безопасности при балансировке на месте роторов больших и средних размеров |
|
IDT |
ИСО 1940-1:2003 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса |
|
IDT |
ИСО 1940-2:1997 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 2. Погрешности балансировки |
|
IDT |
ИСО 7919-1:1996 Вибрация машин без возвратно-поступательного движения. Измерения на вращающихся валах и критерии оценки состояния. Часть 1. Общее руководство |
|
NEQ |
ИСО 7919-3:2009 Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации вращающихся валов. Часть 3. Промышленные машинные комплексы |
|
NEQ |
ИСО 7919-4:2009 Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации вращающихся валов. Часть 4. Газотурбинные агрегаты с жидкостными подшипниками |
|
IDT |
ИСО 10816-1:1995 Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общее руководство |
|
IDT |
ИСО 10816-3:2009 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 |
|
IDT |
ИСО 10816-4:2009 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 4. Газотурбинные агрегаты с жидкостными подшипниками |
|
NEQ |
ИСО 1925:2001 Вибрация. Балансировка. Словарь |
|
MOD |
ИСО 2953:1999 Вибрация. Станки балансировочные. Характеристики и методы их проверки |
|
NEQ |
ИСО 2041:2009 Вибрация, удар и контроль технического состояния. Словарь |
|
NEQ |
ИСО 10816-2:2009 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 2. Стационарные паровые турбины и генераторы мощностью более 50 МВт и номинальной скоростью 1500, 1800, 3000 и 3600 мин-1 |
|
NEQ |
ИСО 7919-2:2009 Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации вращающихся валов. Часть 2. Стационарные паровые турбины и генераторы мощностью более 50 МВт и номинальной скоростью 1500, 1800, 3000 и 3600 мин-1 |
|
NEQ |
ИСО 3719:1994 Вибрация. Символы на балансировочных станках и инструменте |
|
MOD |
ИСО 10814:1996 Вибрация. Подверженность и чувствительность машин к дисбалансу |
|
MOD |
ИСО 11342:1998 Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов |
|
MOD |
ИСО 7475:2002 Вибрация. Станки балансировочные. Ограждения и другие средства защиты в местах измерений |
|
MOD |
ИСО 8821:1989 Вибрация. Балансировка. Соглашение об учете влияния шпонки при балансировке валов и насаживаемых деталей |
|
Примечание - В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов: - IDT - идентичные стандарты; - MOD - модифицированные стандарты; - NEQ - неэквивалентные стандарты. |
Ключевые слова: балансировка, стандарт, метод балансировки, тип ротора, дисбаланс, допустимый дисбаланс |