En comparación con los motores horizontales, los motores verticales, especialmente los de grandes especificaciones, tienen sus propias características en términos de sistemas de rodamientos.
Se utilizan rodamientos de bolas de contacto angular en un extremo del motor.
Debido a la estructura única de los rodamientos de bolas de contacto angular, es fundamental evitar el error de invertir la dirección del conjunto del rodamiento, de lo contrario, los rodamientos se dañarán directamente.
Si los rodamientos no están correctamente instalados o si hay desalineación en la coordinación axial durante el funcionamiento del motor, se pueden provocar vibraciones anormales y ruidos extraños en el motor eléctrico.
Characteristics of angular contact ball bearings
Los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera están diseñados para cargas combinadas y pueden soportar un empuje mayor en una dirección.
La mayoría de los motores verticales utilizan un conjunto de rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera en el extremo no extendido del eje para manejar fuerzas axiales que son lo suficientemente altas como para exceder la capacidad de carga axial de los rodamientos rígidos de bolas.
En términos de dimensiones, se pueden intercambiar con los correspondientes rodamientos rígidos de una hilera del motor, evitando la necesidad de rediseñar componentes estructurales y posibles problemas imprevistos.
Los rodamientos de bolas de contacto angular también se utilizan comúnmente en aplicaciones con fuerzas axiales elevadas, como reductores de engranajes, bombas, transmisiones por engranajes helicoidales, ejes verticales y husillos de máquinas herramienta. En estos casos, suelen instalarse en varias combinaciones emparejadas.
Modo de carga con rodamiento de bolas de contacto angular
Los rodamientos de bolas de contacto angular se utilizan en motores verticales para aplicar una fuerza axial que equilibra el peso del rotor, asegurando una posición axial equilibrada entre el rotor y el estator. Cuando los rodamientos de bolas de contacto angular están ubicados debajo del rotor del motor, es un modo de soporte; cuando están ubicados encima del rotor del motor, es un modo colgante.
Independientemente de si se instala mediante elevación o suspensión, durante el funcionamiento del motor, además de la relación coincidente de las dimensiones axiales mismas, las líneas centrales magnéticas del estator y del rotor se alinearán espontáneamente bajo la acción de la fuerza electromagnética después de que se alimente el motor. encendido, lo que puede provocar un desplazamiento axial del rotor.
Debido a errores acumulativos inevitables en el procesamiento de componentes y desviaciones de ensamblaje, el desplazamiento real que se produce causará diversos grados de desalineación del propio rodamiento. Cuando la desalineación del rodamiento es severa, la fuerza electromagnética de alineación espontánea y la gravedad del rotor se convierten en una fuerza de vibración que se refuerza mutuamente, exacerbando el ruido y la vibración del rodamiento.
Medidas de respuesta
Hacer más esfuerzos en la selección de la estructura de soporte del motor, como el uso combinado de rodamientos de bolas de contacto angular, la inmovilización y control de la dirección axial del rodamiento, la adopción de una estructura de tres cojinetes para el motor y medidas específicas como la preparación previa adecuada. -desplazamiento del estator y rotor del motor.
Entre ellos, el tamaño del predesplazamiento del estator y del rotor del motor debe estar adecuadamente equilibrado, de lo contrario el resultado será contraproducente.
Es particularmente importante tener en cuenta que durante el proceso de almacenamiento, transporte y prueba del motor vertical, el motor debe mantenerse en la posición vertical correcta para evitar fuerzas externas dañinas que puedan causar daños al rodamiento.
El problema de la vibración de los motores verticales
Las bombas verticales de gran tamaño, con el soporte del cilindro del motor y una altura total que generalmente se aproxima a los 2 metros o incluso supera los 3 metros, funcionan normalmente a una velocidad de alrededor de 1500 revoluciones por minuto. Los cojinetes superiores del motor generalmente se dividen en dos tipos: cojinetes deslizantes y cojinetes rodantes.
Los problemas de vibración causados por el ajuste de los cojinetes deslizantes no se tratan aquí. Sólo se introducirá la vibración de motores con rodamientos como rodamientos superiores.
La estructura es como se muestra en el diagrama siguiente y consta del motor, el soporte del cilindro del motor, el cuerpo de la bomba y las tuberías de entrada/salida.
Características de vibración
La vibración es mayor en la parte superior del motor y disminuye progresivamente hacia abajo. Tiene una fuerte direccionalidad (ya sea norte-sur o este-oeste).
Cuando se prueba el motor sin el rotor de la bomba conectado, la frecuencia de vibración es absoluta y corresponde a la frecuencia de rotación.
Después de conectar el rotor de la bomba al motor, la frecuencia principal puede ser 2X. Por otro lado, hay casos en los que la vibración excede el estándar durante una nueva instalación y puesta en servicio, después de reemplazar o reparar el motor, o cuando la vibración aumenta durante el funcionamiento. Sin embargo, incluso después de desconectar el rotor de la bomba, la vibración sigue siendo relativamente alta.
Causa de vibración
El motor en sí, el cilindro de soporte, el cuerpo de la bomba y las tuberías de entrada/salida pueden ser causas potenciales de vibración del motor. A continuación, analizaremos cada una de estas causas una por una.
1. Autoproblema motor
En general, puede haber una precisión de equilibrio insuficiente, problemas con la instalación de los rodamientos, problemas con la instalación del motor y problemas de resonancia estructural.
En cuanto a los problemas eléctricos, en estado inactivo normalmente no se manifiestan debido a una corriente insuficiente y básicamente pueden descartarse.
La razón por la que se menciona es que cuando la rigidez general del soporte del cañón y el motor es relativamente débil, un pequeño desequilibrio puede causar fácilmente una vibración significativa del motor. A menudo, reducir el desequilibrio puede satisfacer los requisitos de vibración.
El estándar de equilibrio para este tipo de motor es generalmente G2.5, lo que significa que la vibración es de aproximadamente 15 μm (p-p).
Siempre que cumpla con este estándar, se pueden descartar problemas de equilibrio. Puede consultar el informe de equilibrio proporcionado por el fabricante o realizar un ensayo en la plataforma de prueba. Si la vibración es superior a 30 μm, se puede reequilibrar, lo que debería tener un efecto significativo. Estos problemas suelen ocurrir en equipos recién instalados.
(2) Problemas de instalación de rodamientos
Los motores verticales grandes generalmente soportan la carga sobre el cojinete superior, mientras que el cojinete inferior proporciona soporte y guía.
El rotor está suspendido, por lo que el rodamiento superior suele ser el primero en sufrir daños en este tipo de motores.
However, if the lower bearing bears the load due to installation issues, it will cause the "head shaking" phenomenon at the top of the motor, which is commonly observed in the field.
If the load on the lower bearing is significant, it is relatively easy to eliminate because the "head shaking" phenomenon is more severe during a dry run on the test platform.
Sin embargo, si la carga no es significativa, puede que no sea evidente durante un funcionamiento en seco en la plataforma de prueba, pero la vibración se amplificará después de la instalación en la carcasa (cuando la rigidez general es débil). Por lo tanto, el mejor enfoque es comprobar la carga en ambos rodamientos.
Este tipo de problemas generalmente ocurren después del mantenimiento o reemplazo del motor.
(3) Problemas de instalación del motor
Este tipo de fallo suele deberse a una verticalidad insuficiente de la instalación del motor o a una fuerza de apriete insuficiente de los pernos de conexión con el cilindro de soporte. Se puede medir con una regla de nivel y se pueden volver a apretar los pernos de conexión. Este tipo de falla es particularmente prominente en problemas de vibración después de conectar el rotor de la bomba.
Algunas estructuras de motores tienen frecuencias inferiores a la frecuencia de velocidad nominal y son mucho más bajas, especialmente para motores de frecuencia variable.
Tras la confirmación de la fábrica de motores, este es el diseño previsto. A través de las pruebas, el rango de impacto de la frecuencia de resonancia es tan alto como ±160 revoluciones y, en algunos casos, ha afectado la velocidad nominal.
Si se trata de un motor de frecuencia variable y la frecuencia estructural es inferior a la velocidad nominal, se puede realizar una prueba de velocidad para determinar si hay resonancia.
Si es un motor de CA o la frecuencia estructural es mayor que la frecuencia de velocidad nominal, se debe realizar un análisis de prueba de arranque inicial para observar la amplitud y la fase para determinar si se ve afectado por la resonancia.
Este tipo de problema generalmente existe durante la instalación inicial y la puesta en servicio, y la solución habitual en el sitio es mejorar la precisión de la balanza.
Problema con el cilindro de soporte
Este tipo de problema es bastante común en la obra y a menudo se manifiesta como una rigidez general débil después de conectar el motor.
El método de distinción es relativamente simple y directo, probando por separado el motor y el motor con un cilindro de soporte en la plataforma de prueba.
Mucha gente intenta aumentar la rigidez añadiendo refuerzo vertical al soporte del cilindro, pero el efecto no es significativo. Sólo he utilizado métodos temporales, como añadir soporte en la parte superior del motor, lo que tiene un efecto muy significativo y ha estado funcionando de forma continua durante varios años sin ningún problema. Otro método es sustituir el motor por uno de mayor calidad, lo que puede tener efectos inesperados (lo he visto una vez in situ).
Para solucionar completamente el problema, puede que sea necesario rediseñarlo.
Problemas básicos de clase, aparte de una conexión a tierra floja, no se han encontrado otros problemas en el sitio. Solo se menciona aquí como un factor y espero que todos puedan ofrecer amablemente consejos y proporcionar información adicional.
Problemas con las tuberías de entrada y salida
La rigidez de las tuberías de entrada y salida, así como el diseño de la tubería, no sólo pueden causar problemas de fluido sino que también afectan directamente la rigidez de toda la bomba.
Personalmente he experimentado una situación en el sitio donde la instalación de una junta de expansión en la tubería de salida de la bomba, por otras razones, resultó en una vibración severa de toda la bomba.
La vibración se producía en la dirección de entrada y salida, e incluso cuando el motor estaba en ralentí, excedía el estándar por un amplio margen. Después de retirar la junta de dilatación, la vibración volvió a la normalidad.
Las medidas adoptadas
Por las razones anteriores, se pueden implementar tratamientos específicos, que incluyen mejorar la precisión del equilibrio, garantizar la verticalidad general, ajustar la holgura del cojinete, agregar soporte temporal y rediseñar el soporte del cañón, entre otros.
Debido a que el soporte temporal se usa comúnmente en el sitio, es necesario enfatizar que al agregar soporte, es preferible hacerlo en el extremo superior del motor, y la vibración debería disminuir notablemente, o incluso disminuir significativamente.
De lo contrario, no es aconsejable rematarlo con fuerza. Por supuesto, esto sólo se puede realizar si al lado del cuerpo de la bomba hay un soporte de apoyo.
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6 Respuestas
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