Diagnostyka stanu wibracyjnego fundamentu zespołu pomp diagonalnych. Autorzy: mgr inż. Jan MARASZEWSKI mgr inż. Witold MARASZEWSKI 1. Zakres badań i pomiarów. Zakres badań obejmował pomiar drgań zespołu Pompy 1 (P1) i pomiar drgań w wybranych punktach pomiarowych zespołu Pompy 2 (P2) i zespołu Pompy 3 (P3) w następujacych 11 różnych stanach pracy wszystkich pomp: 1. Pomiary drgań względnych P1 przy unieruchomionych wszystkich pompach, 2. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P3, 3. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P2 i P3, 4. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1 i P2, 5. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1 i P3, 6. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P2, 7. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1, 8. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1 i po odkręceniu o 45 0 nakrętek śrub mocujacych podstawę korpusu silnika do fundamentu, 9. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1 i po odkręceniu o 90 0 nakrętek śrub mocujacych podstawę korpusu silnika do fundamentu, 10. Pomiary drgań bezwzględnych i względnych P1 przy pracującej pompie P1 i po ponownym dokręceniu wszystkich poluzowanych nakrętek śrub mocujacych podstawę korpusu silnika do fundamentu, 11. Pomiary drgań względnych P1 przy unieruchomionych wszystkich pompach. Pomiary przeprowadzono równocześnie w 43 punktach pomiarowych. Oprócz pomiarów drgań, w tym szmym czasie rejestrowano równocześnie prędkości obrotowe wszystkich pomp. 2. Rozmieszczenie punktów pomiarowych. Punkty pomiarowe zlokalizowane zostały na obudowach wszystkich łożysk zespołu pompy P1, na podstawie silników pomp P1, P2 i P3 na górnej płycie fundamentowej na podstawach pomp P1, P2 i P3 na dolnej płycie fundamwntu i wzdłuz wału zespołu pompy P1. Schemat rozmieszczenia czujników pokazano na rysunkach od rys.1 do rys.4.
Rys.1. Schemat rozmieszczenia punktów pomiarowych na zespole pompy P1. Rys.2. Schemat rozmieszczenia czujników drgań względnych wału zespołu pompy P1.
Rys.3. Schemat rozmieszczenia czujników drgań bezwzględnych i czujników prędkości obrotowych na zespołach pomp P1, P2 i P3. Rys.4. Schemat rozmieszczenia czujników drgań bezwzględnych pionowych na górnej płycie fundamentu ramowego zespołu pomp.
Sposób zamocowania czujników i miejsca ich zamocowania pokazano na kolejnych zdjęciach od rys. 5 do rys.8. Rys.5. Zamocowanie czujników drgań bezwzględnych na obudowie łożyska ślizgowego i czujnika drgań względnych wału w p.p.39 zespołu pompy P1. Rys.6. Zamocowanie czujników drgań bezwzględnych na dławicy pompy zespołu pompy P1.
Rys.7. Zamocowanie czujników drgań względnych wału w punktach pomiarowych p.p.40 i p.p.41 na wale zespołu pompy P1. Rys.8. Zamocowanie czujników drgań względnych wału w punktach pomiarowych p.p.42 i p.p.43 na wale zespołu pompy P1. 3. Opis pomiarów. Pomiary wykonano w następujący sposób. We wszystkich 43 punktach pomiaru drgań rozmieszczono 37 czujników przyśpieszeń drgań i 6 bezkontaktowych czujników przemieszczenia. Czujniki drgań mocowane były przy pomocy specjalnych uchwytów magnetycznych. Mocowanie czujników przy pomocy specjalnego magnesu zapewnia liniowe przenoszenie drgań (brak zniekształcenia charakteru sygnału drganiowego) w zakresie częstotliwości od 0 Hz do ok. 1 800 Hz. Czujnik drgań połączono z 30 przedwzmacniaczami całkującymi typ 2651 i 7 przedwzmacniaczami typ 2625 firmy Bruel&Kjaer, które przetwarzają sygnały przyśpieszenia na sygnały prędkości drgań. Tak przetworzone sygnały drganiowe zostały zarejestrowane na profesjonalnym 62 kanałowym rejestratorze magnetycznym typ Storeplex Delta firmy Racal. Zdjęcie stanowiska pomiarowego pokazano na rys.9. Dla śledzenia w czasie pomiarów bieżących zmian drgań bezwzględnych zastosowano wąskopasmowy analizator drgań typ 2515 firmy Bruel&Kjaer. Na 3 kanałach rejestratora Storeplex Delta firmy Racal zapisywano sygnały proporcjonalne do prędkości obrotowej wału każdej z pomp. Sygnał ten, śledzący ruch obrotowy wirnika pochodził z czujników drgań względnych firmy Bently-Nevada. W 6 miejscach zainstalowano wiroprądowe czujniki drgań względnych, które w sposób bezkontaktowy pozwoliły mierzyć przemieszczenia wirującego wału zespołu pompy P1. Przy pomocy tak zestawionego układu pomiarowego rejestrowano drgania i przemieszczenia jakie pojawiały się w zespole pomp podczas opisanych w p.1 - różnych warunków pracy. Następnie w laboratorium VIBROPOMIARU zarejestrowane na profesjonalnym magnetofonie pomiarowym sygnały poddano dokładnej analizie częstotliwościowej i fazowej. W każdym torze pomiaru drgań zastosowano dolnoprzepustowe antyaliasingowe filtry o częstotliwości odcięcia f = 800 Hz i tłumieniu 80 db na oktawę tj. tłumieniu sygnału 10 000 razy na oktawę. W ten sposób uniknięto błędów związanych z możliwością wystąpienia
w analizie nierealnych częstotliwości, czyli nie istniejących w rzeczywistości składowych drgań, które mogą zostać stworzone przez źle zestawiony układ pomiarowy. Cały układ pomiarowy drgań został skalibrowany przy pomocy kalibratora wzbudnika wibracyjnego 4291 firmy Bruel&Kjaer. Zastosowany wzbudnik wibracyjny typ 4291 firmy Bruel&Kjaer nr 398217 posiada aktualne świadectwo wzorcowania nr 1843 wydane przez Laboratorium Akustyki Technicznej GIG posiadające nr akredytacji AP 006. Rys.9. Widok stanowiska pomiarowego podczas pomiarów drgań zespołu pompy. Konfigurację torów pomiarowych podczas pomiarów, rejestracji i analizy drgań przedstawiono na rys. 10, a wykaz użytego do badań sprzętu pomiarowego zamieszczono w tablicy 1. Rys.10. Konfiguracja torów pomiarowych przy rejestracji drgań zespołu pompy na obiekcie i przy analizie w laboratorium VIBROPOMIARU.
Wykaz aparatury pomiarowej użytej do pomiaru i rejestracji drgań zespołu pomp i analizy drgań w Zakładowym Laboratorium VIBROPOMIAR Tablica 1 LP Nazwa Typ Nr fabryczny Firma Kraj 1 Przetworniki przyśpieszeń 4381,.,4338 985455; itd. Bruel - Kjaer Dania 2 Przedwzmacniacz ładunku 2651 521692; itd. Bruel - Kjaer Dania 3 Przedwzmacniacz ładunku 2625 521692; itd. Bruel - Kjaer Dania 4 Czujnik drgań względnych 200mm IN 081 0022 FZTL; itd. Bruel Kjaer Vibro Niemcy 5 Czujnik drgań względnych 3300 XL Bently Nevada USA 6 Rejestrator pomiarowy TTU Storeplex RR19140/01/02/X08 RACAL Anglia 7 Wzmacniacze wejściowe SPU Storeplex RR19140/01/02/X08 RACAL Anglia 8 Wzmacniacz pomiarowy 2610 1 501 644 Bruel - Kjaer Dania 9 Filtr nadążny 1623 1 133 563 i 1 361 473 Bruel - Kjaer Dania 10 Dwukanałowy filtr śledzący 5050 1 556 349 Bruel - Kjaer Dania 11 Fazomierz 2971 936 430 Bruel - Kjaer Dania 12 Kalibrator drgań 4291 398217 Bruel - Kjaer Dania 13 Stolik wibracji SM 220 128364 RFT Niemcy 14 Generator drgań 2010 1002365 Bruel - Kjaer Dania 15 Wzmacniacz mocy LV - 102 5298 RFT Niemcy 16 Analizator drgań 2515 1 204 093 Bruel - Kjaer Dania 17 Oscyloskop PM 3320A DQ 002723 PHILIPS Holandia 18 Monitor 6 channel OPD 280U 760 132 Tesla Czechy 19 Dwukanałowy analizator struktur 3550 1 907 824 Bruel - Kjaer Dania OMÓWIENIE POMIARÓW 4. Omówienie wyników pomiaru drgań i przemieszczeń. 4.1 Poszukiwanie wzajemnego oddziaływania drgań zespołów pomp - analiza funkcji koherencji. W laboratorium VIBROPOMIARU przeprowadzono analizę zarejestrowanych drgań względnych i bezwzględnych. Analizę prędkości drgań sumarycznych wykonano przy pomocy dwukanałowego analizatora struktur typ 3550 firmy Bruel&Kjaer. Analiza miała na celu poszukiwanie i wskazanie wzajemnego wpływu drgań. Zaobserwowano bowiem, że podczas pomiarów na unieruchomionym zespole pompy P1, przy pracujących zespołach pompy P2 i P3, mierzony na obudowach łożysk silnika zespołu pompy P1 poziom drgań kwalifikował silnik pompy P1 jako urządzenie nie nadające się do długotrwałej eksploatacji. Wskazuje to na silny wzajemny wpływ drgań zespołów wszystkich pomp na siebie. Zachodzi przypuszczenie, że zespoły posadowione są na fundamencie, który przenosi i wzmacnia drgania przekazywane z jednego zespołu na drugi. W takim przypadku musi zachodzić podobieństwo tych procesów drganiowych, które wzajemnie oddziałują na siebie. Podobieństwo procesów wskazane jest wartością współczynnika koherencji, który w przypadku 100% zależności obu procesów określony jest liczbą 1. Aby sprawdzić czy istnieje podobieństwo czyli wzajemna zależność obserwowanych procesów drganiowych wykonano analizę koherencji. Analiza funkcji koherencji pozwala wskazać w jakim zakresie częstotliwości poszczególne składowe drgań o tej samej częstotliwości w różnych punktach pomiarowych są do siebie podobne. Podobieństwo jest określone współczynnikiem γ w skali od 0 do 1. Gdy współczynnik γ = 0 mówi to o tym, że porównywane procesy nie są podobne. Gdy współczynnik γ = 1 mówi to o tym, że oba procesy są dokładnie takie same i są wzajemnie ściśle związane.
W związku z tym w wybranych parach punktów pomiarowych wykonano analizę widmową drgań każdego punktu i przy pomocy funkcji koherencji sprawdzano podobieństwo procesów drganiowych zachodzących w obu punktach. Jak już wspomniano wartość współczynnika koherencji bliska jedności wskazuje na silną zależność dynamiczną pomiędzy oboma punktami, czyli wskazuje na silne wzajemne oddziaływanie drgań w obu punktach pomiarowych. W ten sposób sprawdzano czy nie zachodzi wpływ drgań sąsiadujących zespołów pompowych na siebie. Na rysunkach od rys.11 do rys.30 w dolnej części wykresów zamieszczono widma drgań w wybranych dwóch punktach pomiarowych, a w górnej części wykresu pokazano wykres funkcji koherencji pomiędzy tymi punktami. Z uwagi na to, że ocena stanu wibracyjnego łożysk silnika zespołu pompy P1 została bardzo dokładnie przeprowadzona przez dostawcę zespołu pompy i nie było potrzeby weryfikowania tej oceny, a przeprowadzone badania ograniczone zostały do identyfikacji przyczyn podwyższonego poziomu drgań. 4.1.1 Badanie wpływu pracującego zespołu pompy P1 na stojący zespół pompy P2. Sprawdzenie jak pionowe drgania silnika w p.p.1 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 nie pracującego zespołu pompy P2. Rys.11. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez pionowe drgania w p.p.1 górnego łożyska pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.1 i p.p.30.
Rys.12. Na wykresie dolnym pokazano widmo drgań w p.p. 30 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P2. Na wykresie górnym widnieje funkcja koherencji pomiędzy p.p.1 i p.p.30. Największa zależność pomiędzy drganiami w obu punktach występuje dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz i wynosi γ = 0,976. Dla o tej składowej w p.p.30 drgania na nieruchomym zespole są większe niż drgania w p.p.1 na pracującym zespole. Sprawdzenie jak poprzeczne drgania silnika w p.p.2 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy pompy w p.p.31 nie pracującego zespołu pompy P2. Rys.13. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania w p.p.2 górnego łożyska pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym pokazano funkcję koherencji pomiędzy p.p.2 i p.p.31.
Rys.14. Na wykresie dolnym zamieszczone jest widmo drgań w p.p. 31 podstawy pompy nie pracującego zespołu pompy P2. Na wykresie górnym przedstawiono funkcję koherencji pomiędzy p.p.2 i p.p.31. Największa zależność pomiędzy drganiami w obu punktach występuje dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz i wynosi γ = 0,873. Dla tej składowej w p.p.31 drgania na nieruchomym zespole pompy P2 są bardzo małe i praktycznie nie występują. Sprawdzenie jak poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 nie pracującego zespołu pompy P2.
Rys.15. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.14 i p.p.30. Rys.16. Na wykresie dolnym pokazano widmo drgań w p.p. 30 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P2. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.14 i p.p.30. Największa zależność pomiędzy drganiami w obu punktach występuje dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz i wynosi γ = 0,992. Dla tej składowej w p.p.30 występują drgania na nieruchomym zespole pompy P2. Ponadto w p.p.30 w paśmie ok. f = 19,375 Hz występują drgania o charakterze rezonansu. Należy zauważyć, że podobnych drgań rezonansowych nie zaobserwowano na dolnej płycie fundamentu na której posadowiona jest pompa. Spostrzeżenie 1: Na tej podstawie można stwierdzić, ze pracujący zespół pompowy P1 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę fundamentu ramowego w miejscu posadowienia silnika zespołu pompowego P2. 4.1.2 Badanie wpływu pracującego zespołu pompy P1 na stojący zespół pompy P3. Sprawdzenie jak pionowe drgania silnika w p.p.1 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.26 nie pracującego zespołu pompy P3.
Rys.17. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez pionowe drgania w p.p.1 górnego łożyska pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.1 i p.p.26.. Rys.18. Na wykresie dolnym pokazano widmo drgań w p.p. 26 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P3. Na wykresie górnym widnieje funkcja koherencji pomiędzy p.p.1 i p.p.26. Pomiędzy drganiami w obu punktach dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz występuje bardzo silna zależność i wynosi ona γ = 1,000. Dla tej składowej w p.p.26 występują drgania na nieruchomym zespole pompy P3. Ponadto w p.p.26 w paśmie ok. f = 8,5 Hz na stojącym zespole pompy P3 występują duże drgania o charakterze rezonansu. Należy zauważyć, że amplituda tych drgań jest prawie trzykrotnie większa od podobnych drgań rezonansowych jakie występują na nieruchomym zespole pompy P2, mimo że pompa P2 jest posadowiona bliżej pompy P1 aniżeli pompa P3. Spostrzeżenie 2: Na tej podstawie można stwierdzić, ze pracujący zespół pompowy P1 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę fundamentu ramowego w miejscu posadowienia silnika zespołu pompowego P3. Sprawdzenie jak poprzeczne drgania silnika w p.p.3 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy pompy w p.p.27 nie pracującego zespołu pompy P3.
Rys.19. Na wykresie dolnym pokazane jest widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania w p.p.3 górnego łożyska pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym pokazano funkcję koherencji pomiędzy p.p.3 i p.p.27. Rys.20. Na wykresie dolnym zamieszczone jest widmo drgań w p.p. 27 podstawy pompy nie pracującego zespołu pompy P3. Na wykresie górnym przedstawiono funkcję koherencji pomiędzy p.p.3 i p.p.27. Pomiędzy drganiami w obu punktach dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz nie występuje żadna zależność ponieważ γ = 0,236. Dla tej składowej drgania w p.p.27 na nieruchomym zespole pompy P3 praktycznie nie występują. Natomiast w p.p.27 jedynymi drganiami jakie występują są drgania w paśmie ok. f = 19,625 Hz. Mają one charakter drgań rezonansowych. Sprawdzenie jak poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.26 nie pracującego zespołu pompy P3.
Rys.21. Na wykresie dolnym pokazane jest widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 przez pracujący silnik zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.14 i p.p.26. Rys.22. Na wykresie dolnym zamieszczone jest widmo drgań w p.p. 26 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P3. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.14 i p.p.26. 4.1.3 Badanie wpływu pracującego zespołu pompy P2 na stojący zespół pompy P1. Sprawdzenie jak pionowe drgania silnika w p.p.1 pracującego zespołu pompy P1 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 nie pracującego zespołu pompy P2.
Rys.23. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 pracującego silnika zespołu pompy P2. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.30 i p.p.1. Rys.24. Na wykresie dolnym pokazano widmo pionowych drgań w p.p. 1 górnego łożyska nie pracującego silnika zespołu pompy P1 Na wykresie górnym widnieje funkcja koherencji pomiędzy p.p.30 i p.p.1. Największa zależność pomiędzy drganiami w obu punktach występuje dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz i wynosi γ = 0,950. Dla tej składowej w p.p.1 drgania na nieruchomym zespole są większe niż drgania w p.p.30 na pracującym zespole. W drganiach pionowych nie pracującego zespołu pompowego P1 występują intensywne drgania rezonansowe o częstotliwości f = 19,125 Hz. Drgania te wzbudzane są przez pracujący zespół pompy P2. Spostrzeżenie 4: Pracujący zespół pompowy P2 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę fundamentu ramowego i w na nie pracującym silniku nie pracującego zespołu pompowego P1 obserwuje się drgania rezonansowe fundamentu.
Sprawdzenie jak poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 pracującego zespołu pompy P2 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 nie pracującego zespołu pompy P1. Rys.25. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.30 pracującego silnika zespołu pompy P2. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.30 i p.p.14. Rys.26. Na wykresie dolnym pokazano widmo drgań w p.p. 14 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.30 i p.p.14. Największa zależność pomiędzy drganiami w obu punktach występuje dla trzeciej krotności składowej pochodzącej od wirowania tj. dla składowej f = 73,5 Hz i wynosi γ = 0,985. Dla tej składowej w p.p.14 drgania na nieruchomym zespole są większe niż drgania w p.p.30 na pracującym zespole. W drganiach poprzecznych nie pracującego zespołu pompowego P1 występują drgania rezonansowe o częstotliwości f = 9,250 Hz. Drgania te wzbudzane są przez pracujący zespół pompy P2. Spostrzeżenie 5: Przeprowadzone pomiary zależności wskazują, ze pracujący zespół pompowy P2 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę fundamentu ramowego i na nie pracującym silniku nie pracującego zespołu pompowego P1 obserwuje się rezonansowe drgania fundamentu.
4.1.4 Badanie wpływu pracującego zespołu pompy P3 na stojący zespół pompy P1 Sprawdzenie jak pionowe poprzeczne drgania podstawy silnika pracującego zespołu pompy P3 mierzone w p.p.26 wpływają na pionowe drgania silnika w p.p.1 nie pracującego zespołu pompy P1. Rys.27. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.26. pracującego zespołu pompy P3. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.26 i p.p.1. Rys.28. Na wykresie dolnym zamieszczono widmo pionowych drgań w p.p.1 górnego łożyska nie pracującego silnika zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.26 i p.p.1. Pomiędzy drganiami w obu punktach dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz występuje bardzo silna zależność i wynosi ona γ = 0,997. Sprawdzenie jak poprzeczne drgania silnika w p.p.26 pracującego zespołu pompy P3 wpływają na poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.14 nie pracującego zespołu pompy P1.
Rys.29. Na wykresie dolnym pokazane jest widmo wymuszenia generowane przez poprzeczne drgania podstawy silnika w p.p.26 przez pracujący silnik zespołu pompy P3. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.26 i p.p.14. Rys.30. Na wykresie dolnym pokazane jest widmo drgań w p.p. 14 podstawy silnika nie pracującego zespołu pompy P1. Na wykresie górnym przedstawiona jest funkcja koherencji pomiędzy p.p.26 i p.p.14. Pomiędzy drganiami w obu punktach dla składowej pochodzącej od wirowania f = 24,5 Hz występuje duża zależność i wynosi ona γ = 0,992. Dla tej składowej w p.p.26 występują drgania o małej amplitudzie. Większą amplitudę posiada składowa o charakterze drgań rezonansowych o częstotliwości f = 7,625 Hz. Jej wartość jest ok. 10 razy większa od składowej pochodzącej od wirowania, tj składowej f = 24,5 Hz. Na nieruchomym zespole pompy P1 w p.p.14 największe drgania występują w paśmie ok. f = 24,5 Hz. Jednak obok nich występują niewiele mniejsze drgania o częstotliwości f = 7,625 Hz i są to drgania o charakterze rezonansu. Zwraca się uwagę, że składowa drgań synchronicznych z obrotami silnika na stojącym zespole pompy P1 ma znacznie większą amplitudę niż składowa na zespole pracującym czyli na zespole generującym te drgania. Należy przypuszczać, że występujące w p.p.26 drgania rezonansowe górnej płyty fundamentu ramowego, w p.p.14 wywołują drgania rezonansowe o zbliżonej częstotliwości tj. f = 9,875 Hz, jakie obserwuje się na podstawie silnika nie pracującego zespołu pompy P1. Spostrzeżenie 6: Na tej podstawie można potwierdzić wszystkie poprzednie spostrzeżenia i jednoznacznie stwierdzić, że pracujący zespół pompowy P3 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę
fundamentu ramowego w miejscu posadowienia silnika niepracującego zespołu pompowego P1. Przeprowadzona powyżej analiza funkcji koherencji jednoznacznie wskazuje, że wszystkie zespoły pomp P1, P2 i P3 powiązane są poprzez górną płytę fundamentową sprzężeniem dynamicznym, który powoduje, że istnieje bardzo duży wzajemny wpływ drgających zespołów. Dodatkowo należy zauważyć, że w niektórych miejscach płyta ta działa jako wzmacniacz generowanych drgań powodując, że w niektórych miejscach drgania stojącego zespołu są większe od drgań samego wymuszenia jakim są pracujące zespoły. 4.2 Sprawdzenie jaki jest wpływ jakości posadowienia (przykręcenia do fundamentu) silnika zespołu pompy P1 na ramie fundamentowej, na stan wibracyjny tego silnika i jego podstawy. W tym celu wykonano pomiary drgań silnika na obudowie górnego łożyska silnika w p.p.1, p.p.2, dolnego łożyska silnika w p.p.5, łożyska oporowego w p.p.8 i na podstawie podpory silnika w p.p.14. Pomiary wykonano przed poluzowaniem nakrętek śrub fundamentowych, po odkręceniu wszystkich śrub o 1/8 obrotu, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu, i po ponownym dokręceniu wszystkich czterech nakrętek. Rys. 31. Widmo drgań w p.p.1 przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 12,1 mv Rys. 32. Widmo drgań w p.p.1 po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 9,12 mv.
Rys. 33. Widmo drgań w p.p.1 po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 7,12 mv. Rys. 34. Widmo drgań w p.p.1 po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 11,6 mv. Rys. 35. Widmo drgań w p.p.2 przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 25,3 mv
Rys. 36. Widmo drgań w p.p.2 po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 20,1 mv. Rys. 37. Widmo drgań w p.p.2 po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 16,6 mv. Rys. 38. Widmo drgań w p.p.2 po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 24,9 mv.
Rys. 39. Widmo drgań w p.p.5 przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 9,12 mv Rys. 40. Widmo drgań w p.p.5 po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 4,73 mv. Rys. 41. Widmo drgań w p.p.5 po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 3,40 mv.
Rys. 42. Widmo drgań w p.p.5 po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 9,50 mv. Rys. 43. Widmo drgań w p.p.8 przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 3,53 mv Rys. 44. Widmo drgań w p.p.8 po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 3,17 mv. Rys. 45. Widmo drgań w p.p.8 po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 3,13 mv.
Rys. 46. Widmo drgań w p.p.8 po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 3,47 mv. Rys. 47. Widmo drgań w p.p.14 przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 20,6 mv Rys. 48. Widmo drgań w p.p.14 po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 18,9 mv. Rys. 49. Widmo drgań w p.p.14 po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 13,6 mv.
Rys. 50. Widmo drgań w p.p.14 po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania A = 20,6 mv. Na podstawie zamieszczonych wyników można zauważyć, że po poluzowaniu i ponownym dokręceniu nakrętek jedynie drgania podstawy podpory silnika pozostały bez zmian. Natomiast w pozostałych punktach pomiarowych zlokalizowanych na obudowach łożysk silnika drgania po ponownym dokręceniu są mniejsze od drgań jakie były przed poluzowaniem nakrętek śrub fundamentowych. W każdym przypadku, poluzowanie nakrętek wpływało na duży procentowy spadek wartości amplitud drgań składowej pochodzącej od wirowania. Na tej podstawie można wywnioskować, że posadowienie zespołu na istniejącym fundamencie, po dokręceniu śrub fundamentowych, pogarsza stan dynamiczny tego zespołu w porównaniu z tym jaki był przed dokręceniem nakrętek. W związku z tym wykonano pomiary drgań względnych bicia wału łączącego silnik z pompą. Pomiary wykonano w połowie jego długości w jakiej ustawiono punkt pomiarowy p.p.41. Przeprowadzone pomiary pokazały co następuje: przed poluzowaniem nakrętek odległość czujnika od wału wynosiła l = 3,78 mm, a wartość bicia wynosiła δ = 0,62 mm, po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu odległość czujnika od wału wynosiła l = 3,52 mm, a wartość bicia wynosiła δ = 0,42 mm. po ponownym dokręceniu nakrętek śrub fundamentowych wartości odległości wału od czujnika i bicie wału pozostały niezmienione, czyli takie jak były po poluzowaniu nakrętek. Poluzowanie nakrętek spowodowało przemieszczenie wału o wartość l = 0,26 mm i spadek wartości bicia wału o 0,2 mm. Świadczy to o niestabilności położenia fundamentu ramowego względem takiego jakie zajmował podczas montażu zespołu pompowego pompy P1. Następne spostrzeżenie jest następujące : słabsze związanie silnika zespołu z fundamentem powoduje znaczną poprawę jego stanu wibracyjnego. 4.3 Sprawdzenie jaki jest wpływ jakości posadowienia (przykręcenia do fundamentu) silnika zespołu pompy na ramie fundamentowej na stan wibracyjny podpory silnika. W tym celu wykonano pomiary drgań na podstawie podpory silnika zespołu pompowego P1 i na fundamencie ramowym bezpośrednio pod podstawą, w pobliżu miejsc przykręcenia jej do fundamentu, podczas jego pracy, przy stojących jednocześnie zespołach pomp P2 i P3. Pomiary wykonano przed poluzowaniem nakrętek śrub fundamentowych, po odkręceniu wszystkich śrub o 1/8 obrotu, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu, i po ponownym dokręceniu wszystkich czterech nakrętek.
4.3.1 Pomiar w punktach pomiarowych p.p. 17 podstawa podpory i p.p.18 rama stalowa górnej płyty fundamentu ramowego. Rys. 51. Widmo drgań w p.p.17 wykres górny i w p.p.18 wykres dolny, przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 159 mv i A = 115 mv. Rys. 52. Widmo drgań w p.p.17 wykres górny i w p.p.18 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 115 mv i A = 81,2 mv. Rys. 53. Widmo drgań w p.p.17 wykres górny i w p.p.18 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 94,6 mv i A = 65,9 mv.
Rys. 54. Widmo drgań w p.p.17 wykres górny i w p.p.18 wykres dolny, po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 154 mv i A = 112 mv. Rys. 55. Widmo drgań w p.p.19 wykres górny i w p.p.20 wykres dolny, przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 26,3 mv i A = 38,2 mv. Rys. 56. Widmo drgań w p.p.19 wykres górny i w p.p.20 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 19,5 mv i A = 25,3 mv. Rys. 57. Widmo drgań w p.p.19 wykres górny i w p.p.20 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 16,0 mv i A = 20,1 mv.
Rys. 58. Widmo drgań w p.p.19 wykres górny i w p.p.20 wykres dolny, po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 25,5 mv i A = 36,8 mv. Rys. 59. Widmo drgań w p.p.21 wykres górny i w p.p.22 wykres dolny, przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 1,85 mv i A = 2,58 mv. Rys. 60. Widmo drgań w p.p.21 wykres górny i w p.p.22 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 1,97 mv i A = 1,92 mv. Rys. 61. Widmo drgań w p.p.21 wykres górny i w p.p.22 wykres dolny, po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 8,17 mv i A = 5,23 mv.
Rys. 62. Widmo drgań w p.p.23 wykres górny i w p.p.24 wykres dolny, przed poluzowaniem nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 6,49 mv i A = 1,35 mv. Rys. 63. Widmo drgań w p.p.23 wykres górny i w p.p.24 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/8 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 5,0 mv i A = 1,17 mv. Rys. 64. Widmo drgań w p.p.23 wykres górny i w p.p.24 wykres dolny, po poluzowaniu nakrętek o 1/4 obrotu. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 4,75 mv i A = 1,25 mv. Rys. 65. Widmo drgań w p.p.23 wykres górny i w p.p.24 wykres dolny, po ponownym dokręceniu nakrętek. Wartość amplitudy składowej drgań pochodzących od wirowania wynoszą odpowiednio A = 6,11 mv i A = 1,19 mv.
Z przeprowadzonej analizy drgań wynika, że po poluzowaniu nakrętek mocujących podstawę silnika zespołu pompy P1 do płyty górnej fundamentu ramowego maleją drgania podstawy silnika zespołu pompy. Świadczy to o tym, że górna płyta fundamentu ramowego wzmacnia drgania zespołu silnika. 4.4 Sprawdzenie równości prędkości obrotowej silników równocześnie pracujących zespołów pompowych. Rys. 66. Widmo drgań silnika napędowego pompy P1 wykres górny i P2 wykres dolny. Częstotliwość obrotowa silnika pompy P1 wynosi f = 24,5 Hz; częstotliwość obrotowa silnika pompy P2 wynosi f = 24,437 Hz. Rys. 67. Widmo drgań silnika napędowego pompy P3 wykres górny i P1 wykres dolny. Częstotliwość obrotowa silnika pompy P3 wynosi f = 24,5 Hz; częstotliwość obrotowa silnika pompy P1 wynosi f = 24,5 Hz. Zaobserwowano, że w czasie wykonywanych pomiarów drgań silniki zespołów pomp posiadały różna prędkości obrotowe, co powodowało występowanie zjawiska dudnienia płyty fundamentu ramowego i niestabilny charakter stanu wibracyjnego mierzonych zespołów. 4.5 Próba wyjaśnienia przyczyny powodującej poprawę stanu dynamicznego silnika zespołu pompy P1, po zmianie jakości posadowienia (poluzowanie nakrętek śrub fundamentowych) silnika zespołu pompy P1 na ramie fundamentowej. Zaobserwowano i stwierdzono pomiarowo, że poluzowanie nakrętek mocujących podstawę silnika zespołu pompy P1 do górnej płyty fundamentu ramowego powoduje zmniejszenie wartości amplitud drgań we wszystkich punktach pomiarowych zespołu silnika i łożyska nośnego. Ponowne dokręcenie nakrętek śrub fundamentowych powodowało ponowny wzrost
drgań we wszystkich wspomnianych punktach pomiarowych. Zachodzi wiec przypuszczenie, że przykręcenie podstawy silnika do fundamentu powoduje zmianę geometrii montażowej zespołu pompowego. Zmiana taka może zachodzić w związku z błędami montażowymi na połączeniu silnika z wałem, błędami związanymi z ustawieniem łożyska oporowo prowadzącego zespołu pompy lub w związku z błędami montażowymi na połączeniu wału z wirnikiem pompy (dolne sprzęgło znajdujące się nad dławicą pompy). W trym celu, aby potwierdzić lub wykluczyć taką przyczynę zmiany stanu dynamicznego, w większości punktów pomiarowych zespołu wykonano porównawczą analizę fazową podstawowej składowej drgań pochodzącej od wirowania wirnika zespołu, jaką jest składowa o częstotliwości f = 24,5 Hz. Analizę wykonano w punktach w jakich mogły zajść zmiany geometrii ustawienia zespołu pompy, po poluzowaniu nakrętek śrub fundamentowych. Wyniki analiz podano w tablicy 2. Porównanie kąta fazowego składowej 1X pomiędzy różnymi punktami pomiarowymi Tablica 2 Pomiar Warunki pracy zespołów pomp kąta fazowego składowych f = 24,5 Hz między podanymi Pracuje tylko pompa P3 Pracuje tylko pompa P1. Pomiar przed poluzowaniem nakrętek śrub fundamentowych Pracuje tylko pompa P1. Poluzowanie nakrętek o 90 0 Pracuje tylko pompa P1. Pomiar po ponownym dokręceniu nakrętek. punktami 17 19 27 0 + 7 0 + 7 0 + 9 0 19 21 92 0 + 100 0 +157 0 + 102 0 21 23 19 0 + 52 0 + 26 0 + 52 0 23-17 190 0 + 181 0 + 158 0 + 135 0 18 20 36 0 + 15 0 + 7 0 + 15 0 20 22 55 0 + 45 0 +350 0 + 38 0 22 24 18 0 + 90 0 + 230 0 + 64 0 24-18 183 0 + 214 0 + 120 0 + 179 0 17 18 182 0 + 176 0 + 174 0 + 137 0 19 20 188 0 + 179 0 +1 79 0 + 182 0 21 22 158 0 + 113 0 Od + 29 0 do + 240 0 + 112 0 23-24 157 0 + 146 0 +217 0 + 138 0 33 22 120 0-170 0 wahania w 33 24 34 Brak pomiaru w 34 34-35 Wahania w 35 140 0-225 0 wahania w 33 34 36 Wahania w 36 36-37 Brak pomiaru w 37 1-4 160 0 + 179 0 + 180 0 +1 79 0 4-7 152 0 + 167 0 + 169 0 + 165 0
` 2-5 18 0 + 43 0 +13 0 + 39 0 5-8 330 0 + 318 0 + 293 0 + 316 0 3-6 Brak pomiaru w 6 6-9 Brak pomiaru w 6 14-12 100 0 + 146 0 + 150 0 + 119 0 13-11 Brak pomiaru w 13 13-15 Duże Wahania w 15 14-16 310 0 + 128 0 + 172 0 + 133 0 7-10 300 0 Duże wahania wartości kata fazowego spowodowane są występującym zjawiskiem dudnienia przebiegu czasowego drgań górnej płyty fundamentowej. Dudnienie obserwuje się w punktach pomiarowych 33, 34, 35, 36 i 37 zlokalizowanych na górnej płycie fundamentu ramowego. Zjawisko to wskazuje na znaczące oddziaływanie fundamentu na zespół pompowy pompy P1. Analizując zmiany kąta fazowego składowej 1X, można zauważyć, że: Poluzowanie nakrętek śrub fundamentowych nie wpływa na zmianę geometrii montażu silnika i górnego łożyska nośnego. Poluzowanie nakrętek wpływa na zmianę geometrii ustawienia podpory silnika na płycie fundamentowej względem wału napędowego zespołu pompowego (zmiany pomiędzy punktami od p.p.17 do p.p.24). Poluzowanie nakrętek wpływa na zmianę geometrii połączenia zespołu pompowego pomiędzy górną płytą fundamentu ramowego i posadzką na której posadowiony jest korpus z dławicą pompy. Wskazują na to zmiany kąta fazowego pomiędzy p.p.14 i p.p.16, oraz pomiędzy p.p.14 i p.p.12. 5. Wnioski. Na podstawie przeprowadzonej analizy wyników pomiarów pomiarów drgań i przemieszczeń można wysnuć następujące wnioski: 1. Poluzowanie nakrętek spowodowało przemieszczenie wału zespołu pompy P1 o wartość l = 0,26 mm i spadek wartości bicia wału o 0,2 mm. Świadczy to o niestabilności położenia fundamentu ramowego względem takiego jakie zajmował podczas montażu zespołu pompowego pompy P1. 2. Można jednoznacznie stwierdzić, że pracujący zespół pompowy P3 wzbudza do drgań rezonansowych górną płytę fundamentu ramowego w miejscu posadowienia silnika nie pracującego zespołu pompowego P1. 3. Przeprowadzona analiza funkcji koherencji jednoznacznie wskazuje, że wszystkie zespoły pomp P1, P2 i P3 powiązane są poprzez górna płytę fundamentową sprzężeniem dynamicznym, który powoduje, że istnieje bardzo duży wzajemny wpływ drgających zespołów. Dodatkowo należy zauważyć, że w niektórych miejscach płyta ta działa jako wzmacniacz generowanych drgań powodując, że w niektórych miejscach drgania stojącego zespołu są większe od drgań samego wymuszenia jakim są pracujące zespoły.
4. Z przeprowadzonej analizy drgań wynika, że po poluzowaniu nakrętek mocujących podstawę silnika zespołu pompy P1 do płyty górnej fundamentu ramowego maleją drgania podstawy silnika zespołu pompy. Świadczy to o tym, że górna płyta fundamentu ramowego wzmacnia drgania zespołu silnika. 5. Słabsze związanie silnika zespołu z fundamentem powoduje znaczną poprawę jego stanu wibracyjnego. Na tej podstawie można stwierdzić, że płyta wzmacnia przekazywane do niej drgania. 6. Silniki zespołów pomp często podczas ich pracy posiadają różne prędkości obrotowe, co powoduje występowanie zjawiska dudnienia płyty fundamentu ramowego i niestabilny charakter stanu wibracyjnego pracujących zespołów pomp. 7. Podsumowując należy stwierdzić, że za zły stan dynamiczny zespołu pompowego pompy P1 odpowiada nie zły stan techniczny samego urządzenia, ale niestabilnie pracujący fundament ramowy, na którym mocowane są zespoły pomp P1, P2 i P3. 6. Zalecenia. W celu w opracowaniu skutecznego sposobu minimalizacji drgań silnika zespołu pompowego pompy P1, w oparciu o uzyskane wyniki prac VIBROPOMIAR zalecił zrealizować następujące działania: 1. Wyeliminować możliwość pracy zespołów pomp P1, P2 i P3 z różnymi prędkościami obrotowymi. Jeżeli jest taka możliwość to należy zastosować sprzęgnięcie elektryczne wszystkich silników. 2. Zrewidować i poprawić jakość osadzenia silników zespołów pompowych na istniejącym fundamencie. Poprawić jakość osadzenia śrub fundamentowych i wykonanych z ceowników, metalowych podpór ramowych. 3. Należy bezwzględnie usztywnić płytę górną fundamentu ramowego np. poprzez zastosowanie dodatkowych wsporników rozporowych w okolicy posadowienia zespołu pompy P1. 4. Jeżeli dodatkowe usztywnienie fundamentu ramowego będzie niemożliwe do zrealizowania, to zaleca się zespół pompowy pompy P1 odseparować od pozostałych zespołów pomp P2 i P3. Można to zrealizować poprzez posadowienie zespołu na wyodrębnionym fundamencie, w którym płyta posadowienia silnika będzie związana tylko z płytą posadowienia pompy.