Как снизить вибрацию при работе генераторной установки

Вибрация, многократно повторяющиеся механические колебания, — неизменный побочный эффект работающей генераторной установки. По ее уровню оценивают качество и ресурс электростанции. В состав генератора входит множество агрегатов, во время работы которых совершается возвратно-поступательное, колебательное и вращательное движение механизмов. Перечисленные процессы вызывают вибрацию и создают дополнительные напряжения в деталях и конструкциях, что постепенно приводит к их разрушению. При разработке оборудования учитывают и другие факторы негативного влияния механических колебаний, их нормируют по гигиеническим, техническим и диагностическим параметрам.

• Гигиенические требования заключаются в ограничении уровня колебаний, воздействующих на людей.
• Техническое нормирование учитывает влияние вибрации на технологические процессы.
• Диагностическое — определяет и устанавливает состояние оборудования.

Все перечисленные нормы устанавливаются международными, национальными и отраслевыми стандартами. Каждый производитель ГУ придерживается установленных правил, уровень вибрации определяется при приемке готового изделия и указывается в технической документации.

Причины нормативных нарушений

При сборке генератора на предприятии вибрация минимизируется точной балансировкой деталей, устранением зазоров в соединительных узлах, вибродемпфированием с преобразованием колебательной энергии в тепловую. В дальнейшем уровень технических и гигиенических норм зависит от соблюдения покупателем правил эксплуатации.

Главные причины повышения уровня вибрации при использовании генераторной установки:

• неправильное размещение или некачественный фундамент;
• регулярное превышение допустимой нагрузки и частоты вращения;
• ошибки монтажа воздуховода, топливного и выхлопного трубопровода;
• нарушение графика и правил технического обслуживания и плановых ремонтов.

Для определения нормативных отклонений и причин их возникновения используется диагностика. Это может быть визуальный осмотр при ТО или ремонте с линейными измерениями уровня износа и деформации деталей и поверхностей. Для получения более точных результатов используются датчики.

Вибродиагностика для точного определения технического состояния ГУ

Самый быстрый и эффективный метод выявления проблем в работе генераторной установки — вибродиагностика. Технология позволяет обнаружить нарушения на самой ранней стадии. Однократного снятия данных датчиков вибрации достаточно для определения ослабления фундамента, расцентровки, дефектов подшипников. Измерения проводятся в нормальном режиме работы по трем направлениям: горизонтальном, вертикальном и аксиальном. Нормы по уровню вибрации регламентируются ГОСТ ИСО 10816.

Диагностикой установлены следующие зоны технического состояния оборудования:

• А — новая ГУ при приемке или запуске;
• В — пригодны для использование без ограничения срока;
• С — непригодная для длительной непрерывной работы;
• D — риск серьезных повреждений ГУ.

Каждая зона обозначает границы значения параметра вибрации, создающего нагрузки на подшипники, опоры и фундамент.

В обязательном порядке метод вибродиагностики используется при повышенных требованиях к надежности ДГУ, например, для определения и прогнозирования состояния резервных электростанций АЭС, медицинских центров, серверов, а также при проведении приемо-сдаточных испытаний. С помощью полученных данных принимается решение о возможности продолжения работы до планового ремонта или о срочной остановке генераторной установки. Вибродиагностика помогает установить причины повышенной вибрации в тех случаях, когда другими способами результата достичь невозможно.

Типовые способы виброзащиты генераторных установок

Виброзащита предполагает комплекс мероприятий по уменьшению механических колебаний конструкций. Все производители стационарных генераторных установок используют для этого наиболее эффективные конструктивные методы без применения специальных средств. При сборке ГУ применяются детали и материалы с рассчитанными характеристиками массы и жесткости. По этой причине возникновение повышенной вибрации в межсервисный период возможно только при внешних воздействиях и несоблюдении правил эксплуатации. В редких случаях источником проблемы может стать технический брак, устраняющийся по гарантии.

Стационарный генератор на жесткой опорной раме имеет точную центровку альтернатора и двигателя, поэтому для эффективной работы достаточно закрепить его качественными болтами на правильно подготовленной поверхности.

Электростанцию рекомендуют устанавливать на бетонный пол с фундаментным блоком.

• Для фундаментного блока нужно использовать бетон от М150 с выдержкой после заливки 28 дней. Бетонная конструкция сооружается в соответствии с длиной и шириной ДГ плюс 150 мм, высота — от 150 мм.
• В фундаментном блоке закрепляются анкерные болты типов J или L, при необходимости устанавливаются виброизоляционные подушки.
• При повышенных требованиях к уровню вибрации ГУ размещается на виброизоляционном фундаментном блоке с компенсационными температурными зазорами на торцах.
• Допускается временная установка на бетонную плиту.
• Размещение на полу допускается, если покрытие выдерживает 1,5 веса полностью оборудованной электростанции с топливом.
• Фундаменты, полы и плиты должны быть ровными и предотвращать перекос рамы ГУ.
• Для снижения вибрации под раму устанавливают виброопоры. Наиболее эффективны пружины с поглощением до 98 %. Эффективность стекловолоконных изоляторов составляет до 85 %, резиновых — до 80 %.
• Рама электростанции крепится к основанию анкерными болтами.

Генераторные установки с интегрированной антивибрацией нельзя устанавливать на виброопоры.

Производители оснащают оборудование гибкими муфтами выхлопных трубопроводов и гибкими воздуховодами, кабель-каналами. Все это снижает вибрацию между ГУ и внешними вспомогательными системами.

Снижение вибрации при капитальном ремонте или модернизации ГУ

Эти методы виброзащиты выполняются высококвалифицированными специалистами во время плановых и внеплановых работ для устранения изменений в конструкции, возникших в процессе эксплуатации.

Производится:

• уравновешивание валов, цилиндров;
• устранение люфта и осевых смещений;
• установка конструктивных элементов с регулируемой жесткостью;
• изменение характеристик и параметров составных механизмов;
• устранение дефектов и отклонений, замена деталей, являющихся источниками вибраций;
• дополнительная установка элементов вибродемпфирования и динамического виброгашения.

Помимо усовершенствования системы виброгашения используются регулярные мероприятия по проверке состояния и затяжке креплений, смазки подшипника турбонаддува, крыльчатки вентилятора. Особое внимание уделяется затяжке металлических перемычек гибких патрубков, крышек двигателя, поддона картера. Повышенная вибрация двигателя возникает при повреждении или деформации демфера, ослабления крепления.

Преимущества и особенности специальных средств виброгашения

Как уже указывалось выше, наиболее эффективны конструктивные методы защиты, не требующие использования специальных средств. Однако при наличии внешнего воздействия или присоединении дополнительных систем приходится применять различные способы гашения вибрации.

1. Демпфирование.

   Используется в точках резонансной или околорезонансной вибрации. Как правило, это места присоединения трубопроводов и других инженерных систем, ограждающих конструкций. Нужно учитывать, что увеличение массы колеблющейся конструкции или повышение жесткости опор значительно снижает эффективность метода. Выпускаются листовые демпфирующие материалы, мастики.

2. Виброизоляция.

   Размещается между источником вибрации и защищаемыми конструкциями. В отдельных случаях с этой целью используется фундаментный блок. Метод позволяет снижать вибрацию всей машины, уменьшая нагрузку на строительные конструкции и персонал, эффективен на больших площадях, существует большой выбор средств: винтовые пружины, рессоры, полимеры, резиновые детали, пневматика, металлоконструкции.

3. Динамическое виброгашение.

   Достигается за счет присоединения к колеблющейся конструкции дополнительной массы с равной частотой вибрации. Для агрегатов с переменной скоростью используются регулируемые виброгасители.

Снижение вибрации достигается точной диагностикой и профессиональным выбором эффективных методов. Только так можно добиться повышения безопасности и долговечности оборудования.