книги / Эксплуатация шахтных вентиляторов
..pdfлопатки полностью открыты, их плоскости расположе ны по оси вала вентилятора; 90° — лопатки установлены перпендикулярно к оси'вала и перекрывают сечение (см. рис. 4). В некоторых вентиляторах допускается установка лопаток на небольшие отрицательные углы установки (—10°, —2 0 и), при которых поток подкручи вается навстречу направлению вращения рабочего ко леса. При отрицательных углах установки лопаток на 2 —3% увеличивается давление и значительно растет потребляемая вентилятором мощность. В осевых венти ляторах лопатки аппаратов размещены между рабочими колесами первой и второй ступеней и за колесом вто рой ступени. Назначение этих лопаток — спрямление потока, выходящего из рабочих колес; придание ему осевого направления, так как только в том случае, ко гда воздушный поток, выходящий из колеса первой сту пени закрученным, выпрямляется в спрямляющем аппа рате, колесо второй ступени работает с необходимой интенсивностью и двухступенчатый вентилятор пример но удваивает давление сравнительно с одноступен чатым.
В вентиляторах серии ВОД лопатки обоих спрям ляющих аппаратов поворотные. При опрокидывании воздушной струи (реверсе) их положение с помощью привода поворота изменяется. И так как воздушный по ток вначале попадает на колесо второй ступени, проме жуточный аппарат устанавливается таким образом, что его лопатки раскручивают поток, идущий от колеса вто рой ступени к колесу первой. На рис. 3 показаны углы установки лопаток аппаратов при прямой и реверсив ной работе вентилятора.
При приемке вентилятора после монтажа прежде всего проверяется правильность установки лопаток ап паратов. Известны случаи, когда из-за неправильной заводской маркировки или небрежности монтажников лопатки направляющих аппаратов центробежных и осе вых вентиляторов устанавливались неверно, что -вызы вало резкий перегруз двигателя, невозможность запуска или вибрацию, во много раз превышающую норму и приводящую к аварийным ситуациям. На центробеж ных машинах следует проверить установку лопаток на 90° (все лопатки должны лежать в одной плоскости или на одной конической поверхности для тех машин, где корпус аппарата конической формы), затем на 0°
Разность углов установки лопаток не должна превы шать пяти градусов, что соответствует при установке на 90° зазору между концами двух соседних лопаток, замеряемому перпендикулярно полотну одной из лопа
ток, |
равному 0,1В, где В — расстояние от конца лопат |
ки |
до ее оси (половина ширины полотна лопатки). |
Далее лопатки поворачивают на угол 45° и проверяют соответствие направлений подкрутки потока и враще ния рабочего колеса.
В осевых вентиляторах соответствие углов установ ки лопаток заданным на схеме определяется с помощью шаблонов, базирующихся на торец втулки рабочего колеса.
Оси лопаток устанавливаются в корпусе направляю щего аппарата и внутренней втулке или обтекателе, представляющих собой сварные металлоконструкции, не обрабатываемые на станках, допуски на размеры которых составляют не менее 4 мм. Поэтому положение одной из опор лопатки должно обязательно регулиро ваться, с тем чтобы обеспечить свободу поворота и од новременно небольшую величину осевого люфта.
Проверять установку лопаток следует при монтаже до закрепления рычагов или тросов на общем кольце привода поворота. Лопатки должны легко поворачи ваться от руки на полный угол; рекомендуемые преде лы осевого разбега 0,5—2 мм. Одновременно проверя ется наличие смазки в опорах лопаток, установка прессмасленок, удобство доступа к точкам смазки.
В приводе поворота важна правильная установка
роликов, на |
которых |
поворачивается приводное коль |
цо, — ролики |
должны |
перемещаться по направляющим |
так, чтобы реборды не заклинивались и обеспечивалась равнозначность поворота рычагов всех лопаток. В тех аппаратах, где рычаги на осях лопаток фиксируются только затяжкой болтов. (ВРЦД4,5 и др.), необходимо проверять надежность крепленая, отсутствие проворота осей в рычагах. При необходимости, после окончания выставки углов установки лопаток, допускается привар ка рычагов к осям.
Предельные положения лопаток определяются кон цевыми выключателями, которые устанавливаются на корпусе аппарата или приводном механизме. Необходи мо, чтобы отключение концевых выключателей происхо дило точно на заданных углах, кроме того, шкала со
стрелкой-указателем также должна соответствовать фактическому положению лопаток. При этом место расположения шкалы должно быть удобным для на блюдения, цифры на шкале четкими и яркими, а стрел ка выкрашена в цвет, хорошо выделяющийся на фоне шкалы и корпуса.
При монтаже надо продумать, как будет осущест вляться доступ ко всем узлам и деталям аппарата, ко торые при эксплуатации должны осматриваться, сма зываться и ремонтироваться, и потребовать от монтаж ников и строителей обеспечения удобного доступа к ним, заложения и приварки скоб, лестниц и трапов.
Окончательная приемка аппаратов производится путем перестановки лопаток из одного крайнего поло жения в другое вручную с помощью штурвала или ру коятки. При правильном монтаже и регулировке время переключения не превышает 3 мин.
§ 7. Балансировка
Поскольку все узлы и детали рабочих колес выпол няются с отступлением от размеров, оговоренным пре делами допусков, диаметрально расположенные поло вины рабочего колеса имеют разную массу, за счет чего при вращении возникают неуравновешенные центро бежные силы, пропорциональные квадрату угловой ско рости вращения. На вентиляторах с высокими скоро стями вращения, к которым в первую очередь относятся центробежные машины, килограмм неуравновешенного груза создает центробежную силу около 10 кН.
Работа несбалансированной машины приводит к разрушению подшипниковых опор и фундамента, поэ тому перед первым пуском вентилятора следует прове рить балансировку и при необходимости подобрать и навесить балансировочные грузы. Предварительная проверка отсутствия дисбаланса производится путем пяти-шести кратного прокручивания вручную ротора, отсоединенного от двигателя. После каждой остановки ротора отмечается нижняя точка. Статически отбалан сированные рабочие колеса останавливаются в разном положении. Если же нижняя точка при прокручивании повторяется, надо провести вначале статическую балан сировку, заключающуюся в подборе такого груза, ко торый, будучи закрепленным в месте, диаметрально
противоположном отмеченной нижней точке, будет обеспечивать уравновешивание ротора.
Для тяжелых роторов, в которых момент трения в подшипниковых опорах значителен, рекомендуется ста тическая балансировка методом обхода грузом.
Колесо по периферии разбивается на 6 — 10 участков (рис. И) (можно использовать точки расположения концов лопаток или оси лопаток в осевых вентилято рах). На расстоянии 400—1000 мм ниже горизонталь
ной оси ставится метка — стрелка |
мелом |
на |
стенке |
ко- |
|||
6,кГ |
|
|
|
|
|
|
|
- __ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<1 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1V |
7 |
6 |
|
5 |
6 |
Рис. 11. Балансировка методом обхода грузом
жуха или прихватывается к раме кусок электрода. Затем каждая точка выставляется на горизонтальную ось, а на диск или лопатку крепится груз такой вели чины, чтобы колесо начало перемещаться и поверну лось до метки. Величина груза отмечается на графике (см. рис. 11). Балансировочный груз, величина которо го находится из выражения
г»
__ a max |
^min |
|
^бал |
2 |
9 |
крепится в той точке, где |
по |
графику отмечено (/mm. |
На центробежных вентиляторах балансировочный груз приваривается на коренном и покрывном дисках с на
ружной стороны (на каждом из дисков G = - ^ р - При
этом обязательно учитывается масса электродов. Затем балансировка повторяется до тех пор, пока остаточный дисбаланс станет равным:
П |
г = ^max |
^mln / j o с |
дпсС ------ |
2------ |
< Uit> 1т~ ’ |
где Gднеб — масса |
остаточного |
дисбаланса, кг; |
Gp — |
масса ротора, кг; |
п — частота вращения, об/мин; |
R — |
|
радиус расположения балансировочного груза, м. |
|
||
Такой остаточный дисбаланс |
вызывает центробеж |
ную силу, не превышающую 3% от реакции на одну опору (половины массы ротора), что соответствует нор мам, принятым в турбо- и вентиляторостроении.
|
|
|
|
Та б л и ц а 4 |
Частота |
Двойная амплитуда вибраций подшипниковых опор |
|||
|
|
|
|
|
вращения, |
Отлично |
Хорошо |
Удовлетвори |
Плохо |
об/мин |
тельно |
|||
300 |
0,0—0,06 |
0,06—0,11 |
0,11-0,15 |
Свыше 0,15 |
375 |
0,0—0,06 |
0,06—0,11 |
0,11—0,15 |
0,15 |
500 |
0,0—0,05 |
0,05—0,08 |
0,08—0,10 |
0,10 |
600 |
0,0—0,05 |
0,05—0,08 |
0,08—0,10 |
0,10 |
750 |
0,0—0,05 |
0,05—0,08 |
0,08—0,10 |
0,10 |
1000' |
0,0—0,04 |
0,04—0,07 |
0,07—0,00 |
0,09 |
1500 |
0,0-0,02 |
0,02—0,05 |
0,05—0,07 |
0,07 |
После окончания статической |
балансировки вентиля |
тор запускается кратковременными толчками. Во вре
мя |
пусков |
проверяется вибрация подшипниковых опор |
и, |
если ее |
величина превышает допустимую (табл. 4), |
производится динамическая балансировка.
Наличие остаточной неуравновешенности после про ведения статической балансировки объясняется тем, что дисбаланс может быть в двух плоскостях —диамет ральной и осевой, так как рабочие колеса центробеж ных малшн достаточно широкие, а осевые вентиляторы имеют два рабочих колеса, разнесенных в осевом на правлении. Статической балансировкой можно добиться уравновешенности только в диаметральной плоскости.
Силы от дисбаланса можно привести к паре резуль тирующих неуравновешенных сил. Чтобы найти величи ну и место приложения этих сил, используют аппарату ру АБШМ, разработанную ИГМ им. М. М. Федорова.
При этом массу уравновешивающих грузов и место их приварки на рабочих колесах определяют посредст вом решения системы уравнений, неизвестные коэффи
циенты |
которых |
находятся |
путем измерения величины |
|
и направления (амплитуды |
и фазы) |
вибрации, замеряе |
||
мой с |
помощью |
вибродатчиков во |
время пусков, кото- |
рых должно быть не менее трех. Вибродатчики крепят ся на специальных кронштейнах к корпусам подшипни ков под грузовой болт, либо под болты, соединяющие верхнюю и нижнюю половины корпуса подшипника. Следует обратить особое внимание на жесткость крон штейнов, вибрация которых по амплитуде и частоте должна быть равна вибрации корпуса подшипника. При недостаточной жесткости кронштейна картина ис кажается.
Та б л и ц а 5
|
Опора Д |
Опора В |
||
№ |
Масса груза, плоскость |
Фаза, |
Амплиту |
Фаза, |
пуска |
н место его прикрепления Амплиту |
|||
|
да, мкм |
градус |
да, мкм |
градус |
1 |
Без пробных грузов |
А |
204 |
Во_ |
180 |
|||
220 |
162 |
|||||||
2 |
Пробный груз |
Я, = |
А_ |
48 |
Вх |
118 |
||
85 |
120 |
|||||||
|
= 10,2 Н, |
плос |
|
|
||||
|
кость |
С, 0° |
|
А |
|
Д*. |
|
|
3 |
Пробный |
груз |
Я2 =-• |
156 |
85 |
|||
255 |
350 |
|||||||
|
= 10,2 Н, |
плос |
|
|
||||
4 |
кость |
Д , 0° |
|
. |
|
|
|
|
Уравновешивающий |
|
|
|
|||||
|
груз |
Я3 = 5,53Н, |
А |
|
Вк |
|
||
|
плоскость С, |
358° |
|
|
||||
|
Уравновешивающий |
10 |
|
8 |
|
|||
|
груз |
Я4 = 2,88Н, |
|
|
|
|
||
|
плоскость, |
Д |
|
|
|
|
||
|
271,5° |
|
|
|
|
|
|
|
На крышку подшипника наклеивается круговая |
||||||||
шкала, разбитая |
на 360°, а на |
вал |
наносится |
метка. |
Во время измерения вибрации шкала освещается им пульсной лампочкой стробоскопа, имеющей частоту, равную рабочей частоте вращения ротора, и соединен
ной |
с прибором, |
регистрирующим |
величину |
вибрации. |
В |
приведенном |
ниже примере |
рассмотрена |
последо |
вательность и обработка результатов балансировки центробежного вентилятора. Балансировка проводится при нескольких пусках; данные, полученные при балан
сировке, приведены в табл. |
5. |
приведена на |
|
Схема балансируемого |
вентилятора |
||
рис. 12. Датчики для |
измерения вибрации закрепляют |
||
ся на опорах А и В, |
производится пуск |
и замеряются |
амплитуды вибраций на этих опорах (Л0 и В0), значе ния амплитуд в микронах записаны в знаменателе в первой строчке табл. 5. Далее в любой точке коренного диска крепится пробный груз в плоскости С, произво дится второй пуск, во время которого замеряются ам
плитуды |
вибрации |
(вторая строчка таблицы) A j на |
Рис. 12. Схема балан |
|
|
сируемого |
вентилято |
/ |
ра: |
||
/ — рабочее |
колесо; 2 — |
|
кожух; 3, 4 — подшипни |
|
ковые опоры; 5 — вал ро тора; 6 — муфта; 7 — дви гатель; 8 — вибродатчи ки; 9 — градуировка для ггробоскопа; 10 ■—стробо
скоп
опоре А и Bi на опоре В. Аналогично производятся за меры после закрепления пробного груза на покрывном диске (плоскость Д ), данные замеров записаны в треть ей строчке.
Исходя из данных замеров, определяем коэффици ент влияния вибрации на первой опоре от единичного пробного груза в первой плоскости балансирования:
гхх = АХ- Д = 8 5 е й8 - 220е,204 = 300е'30.
Коэффициенты влияния определяются графически (рис. 13). На круговой диаграмме (рис. 13,а) отклады ваются величины амплитуд 85 и 220 под углами, соот ветствующими фазам, а именно 48 и 204° (см. табл. 5) ; результирующая величина вычисляется как разность векторов. Аналогично находятся величины (рис. 13,6,
в,г) : |
_ |
^ |
|
|
|
|
|
z15= Â 2 - |
Д, = |
255е',и - |
2 2 0 е,284 = |
2 0 0 е'1<>0; |
|
|
zu = B, - |
£ . = |
120е<118 - 162еЙ<*= 150е‘46; |
|||
|
z22= £ 2 - 5 |
о = |
350е'85- |
162е',80 = |
400е'80 |
|
Затем вычисляем коэффициенты |
|
|
||||
|
а = |
г!2 |
200e'100 -=0,5e'40; |
|
||
|
|
|
Zoo |
400e'00 |
|
|
|
|
|
|
! 50e'46 |
=0,5e,1‘. |
|
|
|
|
|
300e'30 |
|
Для вычисления векторов неуравновешенности Gx в первой плоскости балансирования и G2 во второй плос кости балансирования вводятся коэффициенты Н и связанные с Gx и G2 следующими зависимостями:
Эти коэффициенты находятся из системы уравнений
H=r-A0 — CLN I
М= Г
Рис. 13. Определение коэффициентов влияния на опорах графиче ским методом:
а — г и — коэффициента влияния вибрации на первой опоре от единичного пробного груза в первой плоскости балансирования и неуравновешенности ро
тора; |
б—z —To же. от единичного |
пробного груза во второй |
плоскости баланси |
||||||
рования и неуравновешенности |
ротора; в — z L\ — коэффициента влияния виб |
||||||||
рации |
на |
второй |
опоре от единичного пробного груза |
в |
первой |
плоскости |
|||
балансирования |
и |
неуравновешенности |
ротора; г — z n — то |
же, от |
единичного |
||||
пробного |
груза |
во второй плоскости |
балансирования и |
неуравновешенности |
|||||
|
|
|
|
|
ротора |
|
|
|
решаемой методом последовательных приближений. Задаются нулевым приближением Яо=Ю00 и вычисля ют значения
аЯ0=0,5 е'40 1000= 500 е1'40,
тогда величина Я первого приближения, которая явля ется замыкающим вектором диаграммы, равна
# 1= Л о + а Яо=220 ег204+ 500 е‘'40=710 е1'215;
затем вычисляют величину рЯ, = 0,5 е‘15 710 е1'215=355 е/23°
и величину N первого приближения
JV1==B0 — p//i= 1 6 2 е“80 — 355 е<23°.
Вычисления ведут до тех пор, пока результаты послед него и предпоследнего приближений не станут одинако выми. Полученные величины Nn и Яп являются иско мыми.
В рассматриваемом случае совпали результаты пя того и шестого приближений — величины Я =163 е'208 и Я =113 е,,#Ч
Тогда неуравновешенность в первой плоскости С:
t v |
Н_ |
163е'го“ |
г., |
300е>30 ~ 0,543е'178; |
|
неуравновешенность в плоскости Д: |
||
G2 = |
N |
11 Зе*151 ■ ■=0.283е,иЛ |
|
V |
400е'16® |
Для того чтобы уравновесить рабочее колесо ба лансируемого вентилятора, необходимо закрепить гру зы, имеющие массу, равную определенной выше, т. е. 0,543 кг и 0,283 кг в местах, диаметрально противопо ложных вычисленным фазам, а именно на углах 178°+ -|_180°=358° и 91,5°+180°=271,5° Как видно из табл. 5, после приваривания грузов, близких по величи не найденному дисбалансу, т. е. 0,553 кг и 0,288 кг, ви брация на опоре А снизилась до 10 мкм, на опоре В — до 8 мкм.
§ 8. Реверсивные устройства
Реверсивные устройства служат для изменения на правления воздушной струн при переходе с рабочего
4—148 |
49 |
вёНТйлятора |
ÿctaiioBKH на |
рёзервный, |
а |
также при |
|
опрокидывании |
воздушного |
потока, когда |
от работы |
||
вентилятора |
на |
всасывание |
переходят |
на |
нагнетание |
или наоборот. К реверсивным устройствам предъявля ются серьезные и достаточно противоречивые требова ния: легкости перемещения и жесткости, в большей степени определяемой массой; быстродейственности и надежности; герметичности и максимальной простоты конструкции. Если к этому добавить, что площади по лотна ляд доходят до 36 м2, а периметры их прилега ния к лядам до 25 м, станет ясна нелегкость задачи обеспечения требующихся качеств этих устройств. При этом следует отметить, что если подсосы через одно переключающее устройство составляют 1—3 м3/с (что, как показывают обследования, имеет место на боль шинстве вентиляторных установок), то потери электро
энергии, расходуемой |
на |
проветривание, |
доходят до |
50 000—100 000 кВт-ч |
за |
год работы |
вентилятора. |
А если учесть, что на каждой вентиляторной установке под разряжением находятся одновременно две-три ля ды, а также то, что вентиляторных установок с шар нирными лядами у нас в стране работает свыше 1000, то ежегодно из-за подсосов теряется свыше 250 млн. кВт-ч. Сказанное обусловливает необходимость тща тельного монтажа ляд, непрерывного контроля состоя ния их уплотнений.
Каждое реверсивное устройство состоит из ляды и привода, в большинстве случаев канатного. На рис. 14 показана такая ляда, рама 1 которой по периметру должна быть связана с бетоном вентиляционного кана ла. На раме с помощью шарнира подвески 5 закрепле на ляда 2, при этом уплотнительная резина 3 рамы и петлеобразное уплотнение 4 ляды осуществляют герме тизацию последней. Для направления каната 7 от ляды к лебедке 8 имеются ролики 6, закрепленные на пере крытии канала. При вращении барабана лебедки ляда поднимается в верхнее положение или опускается, пе рекрывая сечение канала. Герметизация места прохода каната достигается за счет уплотнительных разъемных втулок 9, имеющих деревянные направляющие. В неко торых конструкциях реверсивных устройств с целью облегчения изготовления узел уплотнения ляды состоит из одной только уплотнительной резины 5. Такие уплот нения требуют более тщательной регулировки с те^