Vertikální motory, zejména velké, mají oproti horizontálním motorům speciální ložiskový systém, který na jednom konci využívá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem. Vzhledem k-jedinečné konstrukci kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem je nutné, aby ložiska nebyla nikdy instalována v opačném směru, protože by to způsobilo okamžitou poruchu. Pokud nejsou ložiska správně namontována nebo pokud se při běžícím motoru axiálně vychýlí, může to způsobit abnormální vibrace a neobvyklé zvuky.
Problémy s hlukem u vertikálních motorů
Vertikální motory, zvláště velké, se vyznačují speciální konstrukcí ložisek, která jsou často na jednom konci vybavena kuličkovými ložisky s kosoúhlým stykem. Tato přesná konstrukce ložiska se může poškodit, pokud je při montáži nesprávně orientována. Kromě toho může nesprávná montáž ložisek nebo axiální posunutí během provozu motoru způsobit abnormální vibrace a hluk.
Jednořadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou speciálně navržena tak, aby odolávala kombinovanému zatížení, což jim umožňuje odolávat významným axiálním silám v jednom směru. U vertikálních motorů se tato ložiska obvykle používají na konci bez hřídele, aby zvládla axiální síly, které přesahují nosnost kuličkových ložisek. Jejich rozměry jsou kompatibilní s odpovídajícími jednořadými radiálními ložisky použitými v motoru, což zabraňuje potenciálním problémům, které by se mohly vyskytnout při přepracování konstrukce.
Použití kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem ve vertikálních motorech jim umožňuje odolávat značným axiálním silám a udržovat vyváženou polohu mezi rotorem a statorem. V takových aplikacích jsou tato ložiska obvykle instalována v párech, aby vyhovovala různým provozním požadavkům. Strategickým umístěním ložisek může být aplikována axiální síla pro vyvážení hmotnosti rotoru motoru, což vede ke stabilní axiální relativní poloze mezi rotorem a statorem.
Jak podpěrné, tak zavěšené konfigurace kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem představují během provozu motoru své vlastní problémy. Zejména jakýkoli axiální pohyb nebo vibrace mohou způsobit nestabilní provoz a hluk. Kromě axiálního přizpůsobení rozměrů se magnetická centra statoru a rotoru po přivedení energie spontánně vyrovnají pod vlivem elektromagnetické síly.
Pokud jde o výběr konfigurace ložiska motoru, lze provést několik opatření. Patří mezi ně použití párových kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem pro účinné řízení axiálního posunutí, použití konstrukce tří ložisek pro zlepšení stability a implementace adekvátního předběžného posunutí mezi statorem a rotorem. Je však důležité poznamenat, že velikost předběžného posunutí musí být řízena v přijatelných mezích, aby se zabránilo nepříznivým účinkům. Navíc během skladování, přepravy a testování vertikálních motorů musí být jednotka udržována ve správné vertikální poloze, aby se zabránilo poškození ložisek v důsledku nesprávného vystavení vnějším silám.
Problémy s vibracemi u velkých vertikálních motorů
Nyní se zaměříme na problémy s vibracemi u motorů velkých vertikálních čerpadel. Takové motory mají typicky významná ložiska válců a celkovou výšku, pracující při přibližně 1500 otáčkách za minutu. Horní ložiska obvykle používají kluzná nebo valivá ložiska; problémy s vibracemi kluzných ložisek jsou však typicky spojeny s nastavením vodicích pouzder, a proto jsou mimo rámec této diskuse. Zaměříme se na problémy s vibracemi u motorů s ložisky v horní poloze, jejichž konstrukce zahrnuje motor, uložení válců, těleso čerpadla a sací/výfukové potrubí.
Amplituda vibrací je maximální v horní části motoru a postupně klesá směrem dolů s jasným směrovým vzorem. Během suchého testování motoru, kdy je motor připojen k nosné skříni, ale ne k rotoru čerpadla, je dominantní frekvence vibrací stejná jako rychlost otáčení. Po připojení motoru k rotoru čerpadla se však může dominantní frekvence posunout až 2X.
Vibrace motoru se s nadmořskou výškou postupně snižují a vykazují směrové charakteristiky. Frekvence vibrací se může po připojení motoru k čerpadlu výrazně změnit. Například problémy s vibracemi motoru mohou být způsobeny několika faktory: nadměrnými vibracemi při prvním uvedení do provozu, po výměně nebo opravě motoru nebo přetrvávajícími vibracemi, přestože je rotor čerpadla během provozu vypnutý.
Vibrace motoru mohou pocházet z několika zdrojů, včetně samotného motoru, opěrného válce, skříně čerpadla a sacího/výfukového potrubí.
Vibrace motoru mohou být způsobeny různými vnitřními faktory. Nedostatečná přesnost vyvážení je kritickým problémem, zejména u systémů podpůrných válců spojených s motorem, kde je celková tuhost nízká. I nepatrná nevyváženost může způsobit výrazné vibrace motoru. Snížení nevyváženosti je však často účinné při zmírňování vibrací. K vibracím motoru navíc často přispívá nesprávná montáž ložisek. Například, když horní ložisko nese zatížení a spodní ložisko poskytuje podporu a směr, rotor zůstane zavěšen. To vysvětluje, proč je horní ložisko často prvním, kdo selže. Kontrola rozložení zatížení na obou ložiskách může takovým problémům předejít.
Nedostatečná tuhost nosné konstrukce může způsobit problémy s vibracemi. Když je motor připojen k nosné konstrukci, postupně se projevují jeho vlastní omezení tuhosti. Chcete-li zjistit, zda je problém - v motoru nebo v nosné konstrukci, lze na zkušební stolici provést samostatné testy: jeden se samotným motorem a druhý s motorem a nosnou konstrukcí společně. Současně lze dopad snížit posílením podpory a aplikací technik nastavení.
Strukturální rezonance u některých motorů může významně ovlivnit úroveň vibrací. Provozní testy ukazují, že rezonanční frekvence mohou ovlivnit provoz v rozsahu ±160 ot./min, někdy přímo ovlivňují jmenovité otáčky. V takových případech je nutné experimentální ověření a zlepšení přesnosti motoru pro snížení vibrací. Strukturální rezonance může mít významný vliv na vibrace motoru; Ke snížení tohoto efektu je zapotřebí experimentální potvrzení a zlepšení přesnosti motoru.
Při řešení problémů s vibracemi je nutné komplexně zohledňovat různé faktory a přijímat cílená opatření. Ty mohou zahrnovat zlepšení přesnosti vyvážení, zajištění celkového vertikálního vyrovnání, úpravu vůlí ložisek, přidání dočasných podpěr a přepracování konstrukce podpěry bubnu. Při zavádění dočasných podpůrných opatření je nutné zajistit, aby podpěrné body byly umístěny v horní části motoru a příslušně upravena podpěrná síla, aby bylo dosaženo výrazného snížení vibrací.
