Требования к приборам, предназначенным для балансировки роторов в собственных подшипниках

Всю деятельность вибродиагностических служб можно, весьма укрупненно, разделить на два направления. В первую очередь, это проведение оперативных и плановых диагностических работ, имеющих своей целью определение технического состояния оборудования. Во-вторых, это практические работы, которые большинство специалистов называют не совсем правильным, но всем понятным словом "виброналадка". В процессе "виброналадки" возможности вибродиагностических приборов используются для наладки оборудования, улучшения его технического состояния. Наиболее эффективно применение вибрационных приборов для устранения разбалансировки вращающихся роторов в собственных опорах (подшипниках).

В процессе изготовления, монтажа и эксплуатации вращающегося оборудования балансировка роторов производится двумя методами. Во-первых, это балансировка роторов на балансировочных стендах после их изготовления или ремонта. Во-вторых, это балансировка роторов в собственных опорах после их монтажа и в процессе эксплуатации. Обе эти процедуры являются взаимно дополняющими друг друга.

Сама процедура балансировки роторов в собственных опорах, проводимая с помощью современных приборов, достаточна проста. Обучение основам балансировки после ознакомления персонала с прибором и работой с ним, по нашему опыту, занимает короткий интервал времени - от нескольких часов до пары дней. Естественно, что знание глубоких особенностей процедуры балансировки различного оборудования появляется только в процессе длительной и творческой работы.

В данном обзоре попробуем сформулировать требования к приборам для балансировки роторов в собственных подшипниках, которыми обычно являются переносные анализаторы вибросигналов. Также попытаемся, хотя бы частично, сравнить их между собой по основным параметрам.

Определимся с требованиями к датчикам вибрации, с использованием которых производится процедура балансировки роторов в собственных опорах. Здесь мы имеем идеальный случай, когда по частотному диапазону пригодны практически все датчики вибрации. Это вполне понятно, т. к. требования к качеству балансировки возрастают при увеличении номинальной частоты вращения роторов. Чем выше эта частота, тем сильнее сказывается даже незначительный небаланс. С противоположной стороны, нет смысла заниматься балансировкой тихоходного оборудования, так как в нем даже большой небаланс не приводит к существенному увеличению вибрации. Реально говоря, для балансировки интерес представляет очень узкий диапазон частот от 5 - 10 герц до 50 - 200 герц.

Вторым типом датчика, обязательно используемым в процедуре балансировки роторов в собственных опорах, является отметчик фазы. При помощи этого датчика производится "наложение" вибрационного сигнала на реальную геометрию балансируемого ротора, производится определение местоположения "тяжелой точки" на роторе. В практике реально используются три типа отметчиков фазы. Это лазерный отметчик, оптический и электромагнитный. В устаревших приборах используются стробоскопы, но их число в практике постоянно снижается. Видимо, такая же судьба ожидает оптические отметчики, которые постепенно заменяются лазерными. За последние годы так поступило большинство отечественных компаний-производителей приборов, перешедших на производство лазерных отметчиков. Электромагнитные отметчики чаще всего применяются для балансировки крупных и сложных агрегатов, например, турбогенераторов, где места их установки и способ крепления готовятся заранее. Лазерный отметчик является более универсальным, удобным при "разовых" балансировках оборудования. Идеальным является одновременное комплектование балансировочного прибора лазерным и электромагнитным отметчиками.

Следует немного коснуться вопроса о количестве каналов контроля вибрации в балансировочном приборе. Наиболее часто в практике встречаются два случая балансировки в собственных опорах - одно- и двухплоскостная балансировка. В первом случае необходимо измерять вибрацию на одном подшипнике, а во втором - на двух подшипниках одного ротора. Поэтому предпочтительнее использовать анализатор вибросигналов с двумя измерительными каналами, регистрация по которым, в идеальном случае, происходит синхронно. Применение обычного одноканального анализатора вибросигналов несколько увеличивает трудоемкость регистрации, т. к. необходимо переставлять вибродатчик с одного подшипника на другой. Для балансировки сложных агрегатов, например турбогенераторов, удобно использование приборов с 8 и даже 16 каналами регистрации. При этом удается эффективно реализовать процедуру многоплоскостной балансировки. Использование многоканальных приборов (или приставок к одноканальным приборам) существенно повышает оперативность проведения работ и снижает вероятность возникновения ошибок. При рассмотрении этого вопроса следует четко понимать, что использование многоканального прибора практически не повышает точность проведения балансировки, а только снижает трудоемкость проведения измерений перед проведением заключительных расчетов.

Одним из вопросов, который указывают производители приборов в документации является максимальное количество плоскостей балансировки, которое может участвовать в процессе балансировки одновременно. Существуют приборы, в которых количество плоскостей балансировки достигает двух и более десятков. Это представляется разработчиками как большое преимущество данного прибора. Реально дело обстоит несколько иначе. Практически никто из вибродиагностов не сталкивается с необходимостью проведения одновременной балансировки по очень многим плоскостям. Исключение составляют турбоагрегаты электростанций, где наиболее опытные специалисты делают попытку проводить комплексную балансировку всего комплекса цилиндров турбины и генератора с учетом большого количества точек контроля и плоскостей коррекции. При этом следует помнить, что обычно, в конечном итоге, все сводится к балансировке только ротора генератора. Следовательно, можно считать, что для 99,9 % всех случаев балансировки роторов в собственных подшипниках достаточно двухплоскостной балансировки. Именно по такому принципу создаются все балансировочные приборы большинства компаний-изготовителей. Имеющиеся на рынке приборы для 8 плоскостей коррекции ("Атлант-8") и даже 16 плоскостей ("Кварц" с приставкой) в полной мере используются крайне редко.

Дополнительные преимущества при проведении сложных балансировок дает применение компьютерной обработки первичной информации. Для этого в базе данных (средствах обработки информации базы данных) должны быть заложены дополнительные функции функционального анализа и моделирования параметров балансировочных грузов. Неплохо эти вопросы реализованы в программном обеспечении компаний "ВАСТ", "Оргтехдиагностика". На наш взгляд, в нашем программном обеспечении "Атлант", также решены вопросы оптимизации процесса балансировки. Имеются все возможности для аналитического и графического влияния параметров грузов на вибрационное состояние агрегатов.

Как видно из приведенного выше анализа, все балансировочные приборы примерно одинаковы по своим параметрам и возможностям. Поэтому преимущества того или иного прибора выявляются на основании сравнения двух параметров.

С одной стороны это глубина проработки встроенного в прибор математического аппарата. Для пользователя это проявляется в том, насколько серьезно проблемами балансировки роторов занимается та или иная компания-производитель приборов. Несомненным лидером в этой области является компания "Диамех", специализирующаяся на производстве оборудования для балансировки. Особенно это было заметно несколько лет назад, когда на рынке не было соответствующих современных приборов и компания "Диамех" была их единственным поставщиком. В настоящее время приборы многих других компаний, например "Оргтехдиагностика", "ИНКОТЕС", приборы производства нашей компании, ни в чем не уступают продукции компании "Диамех". Можно сказать, что приборы всех этих компаний обладают примерно одинаковыми свойствами.

Вторым параметром сравнения приборов между собой при примерно равных потребительских свойствах является сравнение их по экономическим показателям. Для этого мы приводим небольшую таблицу, где объединена информация по восьми приборам вибрационного контроля, в которые встроена функция балансировки роторов в собственных опорах.

N Прибор/
производитель
Каналов Тип отметчика Линий в спектре Цена
1 "Корсар++"/
"Вибро-Центр"
1 Лазер 800 0,20*
2 "Диана-2"/
"Вибро-Центр"
1 Лазер 3200 0,45*
3 "Агат"/
"Диамех"
2 Лазер +
ЭМ
800 0,50
4 "СД-11"/
"ВАСТ"
2 Оптика 1600 0,55
5 "СК2300"/
"Оргтехдиагностика"
2 Оптика 3200 0,6
6 "Кварц"/
"Диамех"
1 Лазер +
ЭМ
1600 1,00
7 "Кварц" с приставкой/
"Диамех"
8 Лазер +
ЭМ
1600 1,85

*) - включая программное обеспечение и базу данных для компьютера

Цена всех приборов приведена в относительных единицах. За базу, единицу стоимости, взята цена широко распространенный прибор "Кварц". Мы надеемся, что нас поймут правильно, тем более специалисты компании "Диамех" сами даже в рекламе называют этот прибор, в некотором роде, эталонным.

Если заняться анализом этой таблицы, то ее можно разделить на три части. Нижнюю ценовую нишу (но в таблице это верхняя строка) занимает один прибор "Корсар++", стоимость которого составляет всего 20 % от базовой. Это самый простой, компактный и дешевый прибор, покупать который следует тем, кто занимается балансировкой периодически. Позиции со второй по шестую примерно равны по свойствам, но различаются по цене более чем в два раза. Это наиболее пригодные для проведения балансировки приборы, выбор же конкретной марки должен проводится пользователем на основании сравнения многих параметров. Наиболее дорогими являются две нижние строки с многоканальными приборами, покупке таких приборов должен предшествовать тщательный анализ целесообразности повышенных затрат.