Автоколебания и субгармонические вибрации. Часть 1. Причины возникновения низкочастотной вибрации | КУМЕНКО

Костюк А. Г. Динамика и прочность турбомашин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 476 с.

РТМ 108.021.05-82. Турбины паровые стационарные. Методы предотвращения низкочастотной вибрации валопроводов энергетических турбин / В. И. Олимпиев, Л. Г. Крупский, А. И. Смирный и др. – Л.: НПО ЦКТИ, 1982. – 12 с.

Рунов Б. Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 352 с.

Гольдин А. С. Вибрация роторных машин. – М.: Машиностроение, 2000. – 344 с.

Биялт М. А., Кистойчев А. В. Анализ причин возникновения НЧВ на опорах роторных машин с гибкой муфтой: В сб. докл. “Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ, 2013. С. 127 – 134.

Миндрин В. И., Пачурин Г. В., Ребрушкин М. Н. Причины и снижение низко- и высокочастотной вибрации энергетических машин // Современные наукоёмкие технологии. 2015. № 4. С. 89 – 94.

Миндрин В. И., Пачурин Г. В., Ребрушкин М. Н. Вибрационная безопасность энергетических машин: В кн. “Актуальные вопросы технических наук: теоретический и практический аспекты”. Коллективная монография. Вып. 9. Под ред. М. З. Закирова. – Уфа: Аэтерна, 2019. – 111 с.

Луполо О. А., Молчанов А. А., Куменко А. И. О низкочастотной вибрации приводных турбин ОР-12ПМ КТЗ // Энергетик. 1991. № 6. С. 24 – 26.

Ильичёв В. Ю., Ямпольский И. Д. Исследование сил и моментов в соединении резинопальцевой муфты при расцентровке осей валов / Математическое моделирование сложных технических систем: сб. статей. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. – 136 с.

Ильичев В. Ю. Насонов Д. А. Экспериментально-аналитическое исследование и коррекция статических и динамических характеристик резинопальцевых муфт // Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. Вып. 3. 2011. С. 46 – 52.

Костюк А. Г., Некрасов А. Л., Куменко А. И. Анализ субгармонических колебаний систем “ротор – подшипники скольжения” // Теплоэнергетика. 1998. № 1. С. 10 – 15.

Adams M. L. Non-linear dynamics of flexible multi-bearing rotors // Journal of Sound and Vibration. 1980. Vol. 71. Is. 1. P. 129 – 144.

Bently D. E., Hatch Ch. T. Fundamentals of rotating Machinery Diagnostics. – New York: Edited by Bob Grissom, 2002. – 726 p.

Childs D. Turbomachinery Rotordynamics: Phenomena, Modeling and Analysis. – New York, Edition by Dara Childs, 1993. – 651 p.

Agnieszka (Agnes) Muszynska. Rotordynamics. – London-New York: LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, 2010. – 1240 p.

Капица П. Л. Устойчивость и переход через критические числа оборотов быстро вращающихся валов при наличии трения // ЖТФ. 1939. Т. IX. Вып. 2. С. 124 – 147.

Васильев В. А., Ницкий А. Ю. Частотные характеристики и вынужденные колебания питательных насосов ПН-1500-350: В сб. докл. “Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ, 2017. С. 218 – 225.

Vasilyev V. A. Numerical and experimental study of fluid dynamic coefficients in smooth and grooved annular seals and investigation of flow induced self-excited rotor oscillations in high-capacity feed pumps / V. A. Vasilyev, A. Yu. Nitskiy, M. V. Kraposhin // Pump Users International Forum. 2012. P. 61 – 71.

Куменко А. И., Тимин А. В. Учёт влияния качества сборки на ресурс соединений роторов турбоагрегатов / Материалы V междунар. науч.-техн. семинара “Современные технологии сборки” 19 – 20 октября 2017 г. – М.: Московский политехнический университет (МАМИ). С. 200 – 206.

Куменко А. И. Влияние статических сил в парциальной ступени на устойчивость и параметры сборки цилиндров высокого давления мощной турбомашины // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2001. № 6. С. 12 – 18.

Куменко А. И. Проблемы обеспечения надёжности турбоагрегатов и пути их решения при ремонте турбоагрегатов: В сб. докл. “Ремонт и техническое обслуживания оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ. 2019. С. 251 – 256.

Куменко А. И. Низкочастотная вибрация роторов турбин, её причины, методы диагностирования и устранения. // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2006. № 4. С. 24 – 28.

Воскресенский В. А., Дьяков В. И., Зиле А. З. Расчёт и проектирование опор жидкостного трения. Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 232 с.

Куменко А. И., Кузьминых Н. Ю. Моделирование статических характеристик подшипников скольжения для крупных энергетических турбоагрегатов // Надёжность и безопасность энергетики. 2016. № 1 (32). С. 24 – 29.

Чистов А. А. Исследование аэродинамических сил, вызывающих автоколебания ротора, выработка рекомендаций по повышению виброустойчивости без снижения экономичности / Дис.. канд. техн. наук. – М.: МЭИ, 1993. – 191 с.

Коновалов Р. Н. Экспериментальные исследования расходных и динамических характеристик уплотнений для ступени с полным и парциальным подводом пара / Дис.. канд. техн. наук. – М.: МЭИ, 2003. – 169 с.

Костюк А. Г. Колебания паровых турбоагрегатов: В кн. Вибрации в технике. Справочник Т. 3. Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. – М.: Машиностроение, 1980. С. 300 – 322.

Буглаев В. Т. Модернизация диафрагменных уплотнений цилиндра высокого давления турбины К-500-5,9/3000 / В. Т. Буглаев, В. Т. Перевезенцев, A. Л. Карташов и др. // Энергетические машины и установки. 2009. № 1. С. 46 – 50.

Костюк А. Г. Выбор лабиринтных уплотнений в паровых турбинах // Теплоэнергетика. 2015. № 1. С. 17 – 21.

Неуймин В. М. Эффективность лабиринтных уплотнений проточных частей паровых турбин электростанций России // Библиотечка электротехника. 2021. № 3 (267). – 80 с.

Позняк Э. Л. Колебания роторов: В кн. Вибрация в технике. Справочник. Т. 3. Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. – М.: Машиностроение, 1980. С. 130 – 189.

Костюк А. Г., Булкин А. Е., Трухний А. Д. Паровые турбины и газотурбинные установки для электростанций. – М.: Издательский дом МЭИ, 2018. – 557 с.

Костюк А. Г., Шатохин В. Ф., Волоховская О. А. Особенности движения ротора с задеванием о статор // Теплоэнергетика. 2013. № 9. С. 21 – 27.

Лисянский А. С. Создание малоопорной конструкции валопроводов мощных паровых турбин / А. С. Лисянский, М. И. Шкляров, Е. М. Сухоруков и др. // Электрические станции. 2007. № 12. С. 52 – 58.

Вибродатчик Брюль и Къер 8346 низкочастотный

Пьезоэлектрические датчики ускорения. Акселерометры/вибродатчики.

ВведениеПрименениеОсобенности

Акселерометр, низкочастотный вибродатчик модели 8346, представляет собой преобразователь ускорения зарядового типа, скомпонованный по схеме DeltaShear, с пьезоэффектом от сдвиговых усилий, обладающий хорошей чувствительностью по заряду, равной 38пКл/мс^-2 (конструктивно состоит из трех пьезоэлектрических пластинок и трех инерционных масс, скомпонованных в треугольник симметрично вокруг центрального стержня).
Пьезоэлектрические пластины сжаты со значительным усилием специальным охватывающим их кольцом, и это изначально нагруженное состояние пьезосенсоров отодвигает амплитудную характеристику от области нулевых значений напряжений (ускорений), для которой характерна существенная нелинейность.

Такая конструкция обеспечивает кроме высокой чувствительности высокое отношение её к массе датчика повышенное значение частоты собственного резонанса, низкую чувствительность к деформации основания и температурных колебаний. Пьезоэлектрические элементы выполнены из трехкомпонентной керамики свинец/цирконий/титан PZ 27. Материал корпуса —    нержавеющая сталь.
Высокая чувствительность и резистентность к внешним источникам помех этого датчика вибрационного ускорения делает его подходящим инструментом при измерении колебаний  малой и умеренной интенсивности в диапазоне частот от 0.1 Гц до 3000 Гц. Каждый экземпляр датчика вибрации калибруется с использованием возбуждения, обладающего спектром случайной величины и БПФ с разрешением 1600 линий.
Чувствительность, указанная в паспорте, оценивалась при частоте 159.2 Гц с доверительной вероятностью 95%.
Указанный в паспорте частотный диапазон охватывает частоты при которых отклонение чувствительности от номинального значения, оцениваемого при  159. 2 Гц, укладывается в 10%-интервал (±10%). Верхний предел этого диапазона, как, и для большинства других датчиков Bruel & Kjaer составляет примерно 1/3 от частоты собственного резонанса в смонтированном на объекте измерения состоянии. Для выполнения этого правила необходимо соблюдение рекомендаций по монтажу датчика, приведенных в инструкции.
Нижняя граница диапазона рабочей амплитудной и частотной  характеристик определяется свойствами встроенного предусилителя и также лимитируется вхождением их в 10%-интервал вокруг номинального паспортного значения.

 

	Единицы измерений	Вибродатчик 8346 C
Динамические характеристики
Чувствительность по заряду (при  частоте 159.2 Гц)	пКл/g	412 ± 15%
Частотная характеристика		типичная
Резонансная частота в смонтированном на   объекте состоянии	Гц	10 000
Диапазон рабочих частот при ±10% интервале	Гц	0. 1 ↔ 3000
Поперечная чувствительность (при 30 Гц, 100 м/с²)	%	<5
Поперечная резонансная частота	Гц	3500
Электрические характеристики
Минимальное сопротивление утечки при 20°С	гОм	>20
Характеристики среды
Диапазон температур	°C (°F)	-50 ↔ 150 (-58 ↔ 302)
Влажность		загерметизировано
Максимальная рабочая синусоидальная вибрация (пик)	g пик	250
Максимальная рабочая ударная вибрация (± пик)	g пик	250
Чувствительность к деформации основания	эквив. g/м strain	0.00003
Чувствительность к температурным колебаниям	эквив.. g/°C (g/°F)	0.00001 (0.0000058)
Чувствительность к магнитным полям (50 Гц- 0. 03 Тл)	g/Тл	0.1
Механические характеристики
Габариты		∅30Х37.47
Вес	г (oz.)	176 (6.2)
Материал корпуса		сталь нержавеющая
Разъем		10–32 UNF ‐ 2A
Монтаж		отверстие с резьбой 10–32 UNF × 4.5 мм

 

---

• Измерения колебаний низкой частоты,  включая измерения на низкочастотных испытательных вибростендах
• Вибрационный мониторинг балансировки вращающихся деталей и устранение дисбалансов
• Измерения вибраций в салоне/кабине транспортных средств

• Высокая чувствительность
• Герметичность конструкции
• Близкий к нулю нижний предел  диапазона частот вибрационных измерений
• Резистентность к температурным колебаниям

Подробнее об акселерометрах/вибродатчиках серии 8346

Понимание и смягчение вибрации на вашем предприятии

Низкочастотная и высокочастотная вибрация оказывают значительное влияние на лаборатории электронной микроскопии и высокотехнологичные производственные предприятия. Эти два типа вибрации возникают по разным причинам, и стратегия смягчения вибрации для каждого из них также различна. Консультанты по вибрационным технологиям (VEC) могут помочь вам количественно определить и идентифицировать вибрацию на вашем объекте, а также вместе с вами разработать стратегии ее устранения на основе ваших уникальных требований.

О низкочастотной вибрации

Низкочастотную вибрацию обычно вызывают источники за пределами вашего учреждения. Большие импульсы возбуждают низкочастотные резонансы земли, которые зависят от состояния почвы в вашем районе. Эти резонансы обычно находятся в диапазоне 3-20 Гц. Некоторые примеры источников импульсов включают движение транспорта, лежачих полицейских, строительство или поезда. Движение зданий на верхних этажах также является источником низкочастотной вибрации.

Источники низкочастотных вибраций, как правило, остаются стабильными во времени, если только не происходят какие-либо кардинальные изменения в инфраструктуре или непосредственно по соседству не начинается строительный проект. Эти импульсы распространяются дальше и обладают большей энергией, чем высокочастотные источники вибрации.

Вибрация наиболее сильно повлияет на ваше оборудование, если она соответствует резонансу самого инструмента. Представьте ребенка на качелях. Если вы толкаете с той же частотой, что и замах, амплитуда увеличивается. Собственная частота колебаний, или естественная частота, зависит от длины качания от точки опоры до ребенка. Раскачивание качелей на естественной частоте может быть забавным для ребенка, но для машины в лаборатории возбуждение естественных резонансов машины часто ухудшает ее работу.

Низкочастотная и высокочастотная вибрация вызвана различными категориальными источниками и требует различных подходов к смягчению

Уменьшение низкочастотной вибрации

Лаборатория или высокотехнологичное производственное предприятие имеет только один способ уменьшить этот тип вибрации – система активной виброизоляции. В этих системах системы управления с обратной и прямой связью используют встроенные датчики и приводы для изоляции оборудования от вибрации. Датчики обнаруживают входящую вибрацию, а контроллер посылает сигналы на приводы, которые генерируют равную и противоположную силу, чтобы свести на нет воздействие внешней вибрации на ваше оборудование.

Хотя лучшие системы очень эффективны для снижения вибрации, они могут быть дорогостоящими. Установка систем активной изоляции во всей лаборатории часто может увеличить стоимость вашего объекта на сотни тысяч или даже миллионы долларов.

В идеальной ситуации перед переездом в новое помещение лучше всего протестировать и контролировать вибрацию. Проведение тщательной оценки площадки или установка мониторов вибрации могут предотвратить дорогостоящие ошибки. Это похоже на проверку дома на наличие плесени или других опасных химикатов перед тем, как въехать. Иногда стоимость ремонта может повлиять на решение о покупке. Тем не менее, перемещение объектов часто не вариант. В этих ситуациях нет другого способа, кроме активной системы изоляции, для смягчения проблемы с низкими частотами, особенно для источника вибрации, расположенного за пределами вашей собственности. Выбор объекта, на котором нет проблем с низкочастотной вибрацией, окупится в долгосрочной перспективе.

Эта проблема будет становиться все более распространенной, особенно по мере увеличения разрешения приборов, уменьшения критических размеров, а также по мере того, как микроскопы и высокотехнологичное лабораторное оборудование становятся все более чувствительными к низкочастотным вибрациям.

О высокочастотных вибрациях

Удары и ослабление вибраций сильно отличаются при высокочастотных вибрациях. Источники высокочастотных вибраций обычно возникают внутри вашего объекта. Некоторые примеры могут включать насосы, чиллеры, вентиляторы или системы HVAC. Частота вращения этих объектов может привести к вибрациям, нарушающим работу инструмента. Высокочастотные вибрации часто изменяются и усиливаются с течением времени. Поскольку эти источники обычно находятся внутри вашего предприятия, они находятся в непосредственной близости от места установки инструмента и часто встречаются в диапазоне частот от 20 до 200 Гц.

Смягчение высокочастотных вибраций

Высокочастотные вибрации часто можно смягчить с помощью недорогих изоляторов, продуманного размещения оборудования и поддержания оборудования в хорошем рабочем состоянии. Эти решения часто более эффективны, чем активные системы виброизоляции, которые производители оптимизируют для смягчения низкочастотных вибраций. Многие системы активной виброизоляции не подавляют вибрацию на более высоких частотах, начиная с ~ 50 Гц. Большинство источников механической вибрации работают в этом повышенном диапазоне.

Поскольку высокочастотные вибрации обычно изменяются и усиливаются со временем, мониторинг вибрации является эффективным и экономичным способом предотвращения проблем с вибрацией. Способность уменьшать вибрацию усиливается данными и вашей способностью понять проблему. Мониторинг может предоставить вам данные, необходимые для перемещения пострадавшего оборудования или первоначального размещения его в зоне, на которую не влияет вибрация. Ваш объект, вероятно, развивается и со временем накапливает новое оборудование. Понимание окружающей среды может помочь вам получить максимальную отдачу от ваших инвестиций. Развернув специально разработанные мониторы вибрации на своем предприятии, такие как платформа Quantridge, вы сможете предвидеть проблемы до того, как они повлияют на ваше оборудование.

Используйте данные для смягчения вибрации

Поскольку не все вибрации одинаковы, их влияние на ваше оборудование также будет различным. Наем такого эксперта, как VEC, может помочь вам количественно оценить данные, чтобы вы могли принимать более обоснованные решения.

Мы можем помочь с:

• Испытания на виброустойчивость . Оценка площадки может помочь вам определить, где разместить оборудование, и оценить потенциальные площадки перед заселением или покупкой. Они служат в качестве моментального снимка текущих уровней вибрации на вашем объекте или предлагаемой площадке.
• Мониторинг вибрации – Наша платформа Quantridge специально разработана для мониторинга вибрации в высокотехнологичных и микроскопических установках. Это может помочь как с оценкой места, так и с предотвращением того, что вибрация со временем достигнет проблемного уровня.
• Оценка вариантов снижения вибрации — Мы можем помочь вам определить, какая стратегия снижения вибрации подходит вам и вашему предприятию.
• Платформа активной виброизоляции — компания VEC гордится тем, что является дистрибьютором продукции Daeil Systems для активной виброизоляции. VEC может помочь выбрать и спроектировать активную систему виброизоляции в соответствии с вашими уникальными требованиями.

Вибрация может быть дорогостоящей и подавляющей, если ее обнаружить поблизости или внутри здания. Мы поможем вам разработать практическую стратегию снижения вибрации и убедиться, что она не мешает вашей текущей работе. Если вы хотите обсудить свой следующий проект, свяжитесь с нами сегодня!

Вибрация и низкочастотный шум

Услуги по испытанию вибрации

В MAS мы предлагаем непрерывный мониторинг шума и вибрации с использованием специального высокочувствительного оборудования, включая инструменты и программное обеспечение, которые мы разработали сами для удовлетворения уникальных потребностей, необходимых в каждом конкретном случае.

При необходимости мы сотрудничаем с обеими сторонами и местными властями, чтобы обеспечить комплексный мониторинг и его направленность на требования ситуации.

Мы также регулярно предоставляем доказательства при планировании расследования и при необходимости выступаем в суде в качестве свидетеля-эксперта.

 

Низкочастотный строительный шум и вибрация

Строительство и снос часто являются источником проблем с шумом и вибрацией, особенно в застроенной среде. Такие виды деятельности, как автомобильные, железнодорожные (наземные и подземные), строительство зданий, заводы и механические работы.

Закон о борьбе с загрязнением окружающей среды 1974 года устанавливает правовую основу для управления строительным шумом и вибрацией. Согласно законодательству лица, ответственные за строительные работы, должны использовать наилучшие практические средства (BPM) для контроля шума и вибрации, возникающих в результате работ. Местные органы власти могут направить уведомление в соответствии со статьей 60, чтобы применить контроль и ограничения в отношении того, как проводятся строительные работы.

Для решения проблем с шумом или вибрацией может потребоваться полное обследование с использованием специального оборудования для испытаний на шум и вибрацию. Оценка для выявления потенциальных причин или рисков, связанных с деятельностью, включая рассмотрение путей передачи шума или вибрации (воздушных или наземных), любого воздействия на человека или структурных эффектов, а также любых мер контроля, которые могут быть введены для смягчения проблемы.

Подробно: вибрация, инфразвук и низкочастотный гул/шум

Низкочастотный шум часто является серьезной проблемой в неприятных случаях, а звук на более низких частотах труднее контролировать. Экранирование становится менее эффективным для уменьшения шума на более низких частотах, потому что оно менее направлено и легче рассеивается, проходя по краям барьера. Изоляция также менее эффективна на более низких частотах, и для снижения уровня требуются более толстые и плотные материалы.

Когда частота звука настолько низкая, что он становится неслышимым для человеческого уха (обычно ниже 20 Гц), мы описываем это как инфразвук .