ГОСТ Р ИСО 20816-2-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния машин. Часть 2. Стационарные газовые турбины, паровые турбины и генераторы с гидравлическими подшипниками мощностью свыше 40 МВт и частотами вращения 1500, 1800, 3000 и 3600 мин-1

4.3 Измерения вибрации на вращающихся валах

Ранее обычным было измерение абсолютной вибрации вала с помощью контактных преобразователей. Однако в связи с существенными недостатками таких преобразователей их применение более не рекомендуется и ограничивается действующими системами контроля для машин с давним сроком ввода в эксплуатацию или задачей поиска неисправности, когда применение других методов измерений нецелесообразно с практической точки зрения.

С началом массового применения бесконтактных преобразователей перемещения более предпочтительными для оценки вибрационного состояния стали измерения относительной вибрации. Однако в настоящее время в эксплуатации продолжают оставаться достаточное количество паровых турбин и генераторов, вибрационное состояние которых оценивают по абсолютной вибрации. Сигнал абсолютной вибрации может быть получен суммированием сигналов с бесконтактного преобразователя относительной вибрации вала и преобразователя инерционного типа на подшипниковой опоре. В настоящем стандарте критерии вибрации установлены как для относительной, так и для абсолютной вибрации вала. Схемы их измерений показаны на рисунках 3 и 4 соответственно.

 

 

1 - устройство формирования сигнала; 2 - к устройствам

обработки сигнала; 3 - альтернативная схема размещения

преобразователей; 4 - вал; 5 - бесконтактный преобразователь

 

Рисунок 3 - Схема измерений относительной вибрации вала

бесконтактными преобразователями

 

 

 

 

1 - к устройствам обработки сигнала; 2 - устройство

формирования сигнала; 3 - вал; 4 - бесконтактный

преобразователь; 5 - преобразователь инерционного типа

 

Рисунок 4 - Схема измерений абсолютной вибрации вала

с использованием бесконтактных преобразователей

и преобразователей инерционного типа

 

Средство измерений должно обеспечивать измерения широкополосной вибрации в диапазоне частот от 1 Гц до, по крайней мере, большей из двух частот: утроенной максимальной частоты вращения ротора в нормальных условиях работы машины или 125 Гц (рекомендуется до 500 Гц). Если то же средство измерений предполагают использовать в целях контроля технического состояния и диагностирования, то от него может потребоваться анализ вибрации в более широком диапазоне частот (например, вплоть до шестой гармоники частоты вращения), включая анализ спектральных составляющих.

Измерения проводят в тех местах, в которых контроль поперечных перемещений вала наиболее важен. Обычно их выполняют с помощью пары преобразователей в двух взаимно перпендикулярных радиальных направлениях внутри каждого опорного подшипника. Если измерения внутри подшипника невозможны, то их выполняют максимально близко от подшипника, а в случае протяженных подшипников (например, на машинах мощностью свыше 500 МВт) - по обеим сторонам от подшипника. Угловое положение преобразователей в радиальной плоскости может быть произвольным, но обычно выбирают измерения в вертикальном и горизонтальном направлениях или под углом 45° к горизонтали и вертикали.

Вместо пары преобразователей в плоскости измерений может быть использован только один, если известно, что он с необходимой полнотой обеспечивает описание вибрационного состояния машины. Однако при этом всегда следует иметь в виду, что при неудачном выборе направления измерений для этого единственного преобразователя полученный результат может отличаться от максимального значения контролируемого параметра в данной плоскости измерений.

Обычно вибрацию вала в осевом направлении для крупных паровых и газовых турбин, а также генераторов не измеряют. Такие измерения могут потребоваться для решения конкретной задачи контроля, однако оценка такой вибрации в настоящем стандарте не рассматривается.

Следует уделять внимание правильной установке преобразователей вибрации, не ухудшающей точность измерений (см., например, [9]).

По возможности поверхность вала в месте измерения должна быть гладкой, не иметь нарушений геометрической формы, неоднородности материала и остаточного намагничивания, способных привести к искажениям сигнала (так называемым электрическим биениям вала). Электрические и механические биения вала, измеренные с помощью преобразователя при медленном проворачивании вала, не должны в совокупности превышать 25% значения границы между зонами A и B на номинальной частоте вращения (см. таблицы B.1 и B.2).

Перед пуском газовой турбины, паровой турбины или генератора на номинальной частоте вращения могут быть проведены измерения перемещения вала при его медленном проворачивании с целью оценки точности измерений в области низких частот. Такие измерения обычно не позволяют оценить биения вала на частоте вращения в нормальных рабочих условиях, поскольку на их результаты могут повлиять, например, наличие временного прогиба вала, нерегулярные движения цапф вала в зазоре подшипника или движения вала в осевом направлении. Поэтому не рекомендуется компенсировать биение вала векторным вычитанием из результата измерений вибрации в рабочем режиме машины результата измерений при проворачивании ротора. Если влияющие факторы не учтены должным образом, то такая математическая операция может привести к ухудшению точности измерений и неправильной оценке вибрационного состояния машины (см. ИСО 20816-1).