Σε σύγκριση με τους οριζόντιους κινητήρες, οι κάθετοι κινητήρες, ειδικά οι μεγάλοι, διαθέτουν ειδικό σύστημα ρουλεμάν που χρησιμοποιεί ρουλεμάν γωνιακής επαφής στο ένα άκρο. Λόγω-του μοναδικού σχεδιασμού των ρουλεμάν γωνιακής επαφής, είναι επιτακτική ανάγκη τα ρουλεμάν να μην τοποθετούνται ποτέ προς την αντίστροφη κατεύθυνση, καθώς αυτό θα προκαλέσει άμεση βλάβη. Εάν τα ρουλεμάν δεν έχουν τοποθετηθεί σωστά ή αν αξονικά λανθασμένα ευθυγραμμιστούν ενώ ο κινητήρας λειτουργεί, μπορεί να προκληθούν μη φυσιολογικοί κραδασμοί και ασυνήθιστοι θόρυβοι.
Προβλήματα θορύβου σε κάθετους κινητήρες
Οι κάθετοι κινητήρες, ειδικά οι μεγάλοι, διαθέτουν ειδικό σχεδιασμό ρουλεμάν που είναι συχνά εξοπλισμένος με ρουλεμάν γωνιακής επαφής στο ένα άκρο. Αυτό το σχέδιο ρουλεμάν ακριβείας μπορεί να καταστραφεί εάν δεν προσανατολιστεί σωστά κατά τη συναρμολόγηση. Επιπλέον, η ακατάλληλη εγκατάσταση ρουλεμάν ή η αξονική μετατόπιση κατά τη λειτουργία του κινητήρα μπορεί να προκαλέσει μη φυσιολογικούς κραδασμούς και θόρυβο.
Τα ρουλεμάν γωνιακής επαφής μονής σειράς είναι ειδικά σχεδιασμένα για να αντέχουν συνδυασμένα φορτία, επιτρέποντάς τους να αντέχουν σημαντικές αξονικές δυνάμεις προς μία κατεύθυνση. Στους κατακόρυφους κινητήρες, αυτά τα ρουλεμάν χρησιμοποιούνται συνήθως στο άκρο επέκτασης χωρίς άξονα για να χειριστούν αξονικές δυνάμεις που υπερβαίνουν την ικανότητα φορτίου των ρουλεμάν βαθιάς αυλάκωσης. Οι διαστάσεις τους είναι συμβατές με τα αντίστοιχα ακτινικά ρουλεμάν μιας σειράς που χρησιμοποιούνται στον κινητήρα, αποφεύγοντας πιθανά προβλήματα που προκύπτουν κατά τον επανασχεδιασμό του σχεδιασμού.
Η χρήση ρουλεμάν γωνιακής επαφής σε κάθετους κινητήρες τους επιτρέπει να αντέχουν σημαντικές αξονικές δυνάμεις και να διατηρούν μια ισορροπημένη θέση μεταξύ του ρότορα και του στάτορα. Σε τέτοιες εφαρμογές, αυτά τα ρουλεμάν εγκαθίστανται συνήθως σε ζεύγη για να πληρούν διαφορετικές απαιτήσεις λειτουργίας. Με τη στρατηγική τοποθέτηση των ρουλεμάν, μπορεί να εφαρμοστεί μια αξονική δύναμη για την αντιστάθμιση του βάρους του ρότορα του κινητήρα, με αποτέλεσμα μια σταθερή αξονική σχετική θέση μεταξύ του ρότορα και του στάτορα.
Τόσο οι διαμορφώσεις στήριξης όσο και αναρτημένες των ρουλεμάν γωνιακής επαφής παρουσιάζουν τις δικές τους προκλήσεις κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Συγκεκριμένα, οποιαδήποτε αξονική κίνηση ή κραδασμός μπορεί να προκαλέσει ασταθή λειτουργία και θόρυβο. Εκτός από την αξονική αντιστοίχιση διαστάσεων, μετά την εφαρμογή ισχύος, τα μαγνητικά κέντρα του στάτορα και του ρότορα ευθυγραμμίζονται αυθόρμητα υπό την επίδραση της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.
Όταν πρόκειται για την επιλογή διαμόρφωσης ρουλεμάν κινητήρα, μπορούν να ληφθούν διάφορα μέτρα. Αυτά περιλαμβάνουν τη χρήση ζευγαρωμένων ρουλεμάν γωνιακής επαφής για τον αποτελεσματικό έλεγχο της αξονικής μετατόπισης, τη χρήση σχεδίασης τριών ρουλεμάν για τη βελτίωση της σταθερότητας και την εφαρμογή κατάλληλης προμετατόπισης μεταξύ του στάτορα και του ρότορα. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ποσότητα της προμετατόπισης πρέπει να ελέγχεται εντός αποδεκτών ορίων για να αποφευχθούν δυσμενείς επιπτώσεις. Επιπλέον, κατά την αποθήκευση, τη μεταφορά και τη δοκιμή κάθετων κινητήρων, η μονάδα πρέπει να διατηρείται στη σωστή κατακόρυφη θέση για να αποφευχθεί η ζημιά στα ρουλεμάν λόγω ακατάλληλης έκθεσης σε εξωτερικές δυνάμεις.
Προβλήματα κραδασμών σε μεγάλους κάθετους κινητήρες
Θα εστιάσουμε τώρα στα προβλήματα δόνησης σε μεγάλους κάθετους κινητήρες αντλιών. Τέτοιοι κινητήρες έχουν συνήθως σημαντικά ρουλεμάν κυλίνδρων και συνολικό ύψος, που λειτουργούν περίπου στις 1500 σ.α.λ. Τα πάνω ρουλεμάν χρησιμοποιούν συνήθως απλά ή αντιτριβικά ρουλεμάν. Ωστόσο, τα προβλήματα δόνησης του ρουλεμάν ολίσθησης συνδέονται συνήθως με τις ρυθμίσεις του δακτυλίου οδηγού και επομένως είναι εκτός του πεδίου αυτής της συζήτησης. Θα επικεντρωθούμε στα προβλήματα κραδασμών σε κινητήρες με ρουλεμάν στην επάνω θέση, η σχεδίαση των οποίων περιλαμβάνει τον κινητήρα, τη βάση του κυλίνδρου, το περίβλημα της αντλίας και τις σωληνώσεις εισόδου/εξαγωγής.
Το πλάτος των κραδασμών είναι μέγιστο στην κορυφή του κινητήρα και σταδιακά μειώνεται προς τα κάτω με ένα σαφές μοτίβο κατεύθυνσης. Κατά τη δοκιμή ξηρού κινητήρα, όταν ο κινητήρας είναι συνδεδεμένος στο περίβλημα στήριξης αλλά όχι στον ρότορα της αντλίας, η κυρίαρχη συχνότητα δόνησης είναι ίδια με την ταχύτητα περιστροφής. Ωστόσο, μετά τη σύνδεση του κινητήρα στον ρότορα της αντλίας, η κυρίαρχη συχνότητα μπορεί να μετατοπιστεί έως και 2X.
Οι κραδασμοί του κινητήρα μειώνονται σταδιακά με το υψόμετρο, παρουσιάζοντας χαρακτηριστικά κατεύθυνσης. Η συχνότητα δόνησης μπορεί να αλλάξει σημαντικά μετά τη σύνδεση του κινητήρα στην αντλία. Για παράδειγμα, τα προβλήματα κραδασμών του κινητήρα μπορεί να προκληθούν από διάφορους παράγοντες: υπερβολικούς κραδασμούς κατά την αρχική θέση σε λειτουργία, μετά από αντικατάσταση ή επισκευή κινητήρα ή επίμονους κραδασμούς παρά την απενεργοποίηση του ρότορα της αντλίας κατά τη λειτουργία.
Οι κραδασμοί του κινητήρα μπορεί να προέρχονται από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του κινητήρα, του κυλίνδρου στήριξης, του περιβλήματος της αντλίας και των γραμμών εισαγωγής/εξαγωγής.
Οι κραδασμοί του κινητήρα μπορεί να προκληθούν από διάφορους εσωτερικούς παράγοντες. Η ανεπαρκής ακρίβεια εξισορρόπησης είναι ένα κρίσιμο πρόβλημα, ειδικά σε συστήματα κυλίνδρων στήριξης σε συνδυασμό με κινητήρα όπου η συνολική ακαμψία είναι χαμηλή. Ακόμη και μια μικρή ανισορροπία μπορεί να προκαλέσει σημαντικούς κραδασμούς στον κινητήρα. Ωστόσο, η μείωση της ανισορροπίας είναι συχνά αποτελεσματική στον μετριασμό των κραδασμών. Επιπλέον, η ακατάλληλη εγκατάσταση ρουλεμάν συχνά συμβάλλει στη δόνηση του κινητήρα. Για παράδειγμα, όταν το πάνω έδρανο φέρει το φορτίο και το κάτω έδρανο παρέχει στήριξη και κατεύθυνση, ο ρότορας παραμένει αναρτημένος. Αυτό εξηγεί γιατί το πάνω ρουλεμάν είναι συχνά το πρώτο που αστοχεί. Ο έλεγχος της κατανομής φορτίου και των δύο ρουλεμάν μπορεί να αποτρέψει τέτοια προβλήματα.
Η ανεπαρκής ακαμψία της δομής στήριξης μπορεί να προκαλέσει προβλήματα κραδασμών. Όταν ένας κινητήρας συνδέεται σε μια δομή στήριξης, οι εγγενείς περιορισμοί ακαμψίας του γίνονται σταδιακά εμφανείς. Για να προσδιορίσετε εάν το πρόβλημα - βρίσκεται στον κινητήρα ή στη δομή στήριξης, μπορούν να πραγματοποιηθούν ξεχωριστές δοκιμές σε έναν πάγκο δοκιμών: μία μόνο με τον κινητήρα και μία άλλη με τον κινητήρα και τη δομή στήριξης μαζί. Ταυτόχρονα, ο αντίκτυπος μπορεί να μειωθεί με την ενίσχυση της υποστήριξης και την εφαρμογή τεχνικών προσαρμογής.
Ο δομικός συντονισμός σε ορισμένους κινητήρες μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τα επίπεδα κραδασμών. Οι δοκιμές πεδίου δείχνουν ότι οι συχνότητες συντονισμού μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία σε εύρος ±160 rpm, μερικές φορές επηρεάζοντας άμεσα την ονομαστική ταχύτητα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητη η πειραματική επαλήθευση και η βελτίωση της ακρίβειας του κινητήρα για τη μείωση των κραδασμών. Ο δομικός συντονισμός μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στους κραδασμούς του κινητήρα. Απαιτείται πειραματική επιβεβαίωση και βελτίωση της ακρίβειας του κινητήρα για να μειωθεί αυτό το αποτέλεσμα.
Κατά την επίλυση προβλημάτων δόνησης, είναι απαραίτητο να ληφθούν πλήρως υπόψη διάφοροι παράγοντες και να ληφθούν στοχευμένα μέτρα. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν τη βελτίωση της ακρίβειας ζυγοστάθμισης, τη διασφάλιση της συνολικής κατακόρυφης ευθυγράμμισης, την προσαρμογή των αποστάσεων των ρουλεμάν, την προσθήκη προσωρινών στηρίξεων και τον επανασχεδιασμό της δομής στήριξης του τυμπάνου. Κατά την εφαρμογή προσωρινών μέτρων στήριξης, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι τα σημεία στήριξης βρίσκονται στο πάνω μέρος του κινητήρα και ότι η δύναμη στήριξης ρυθμίζεται ανάλογα για να επιτευχθεί σημαντική μείωση των κραδασμών.
