Насосный агрегат с электродвигателем: центровка

Центровка валов при помощи одной пары радиально-осевых скоб

Центровка насосов

Введение

До начала монтажных работ должны быть закончены строительные работы по зданию (сооружению), фундаментам и каналам.

Насосные агрегаты, поступающие на место монтажа в сборе с заглушенными и опломбированными патрубками, промываются для снятия консервирующей смазки и проверки состояния шеек валов, подшипников и сальников

Монтаж и центровка горизонтальных насосных агрегатов.Монтаж центробежных горизонтальных насосов начинают с установки плит или рам на фундамент и выверки их в плане, по высоте и горизонтали.Допускаются отклонения плиты (рамы) в плане и по высоте до 10 мм, а по горизонтали до 0,1 мм на 1 м длины плиты. Узлы насосных агрегатов устанавливают на общей раме или на отдельных рамах (рис.1 и 2).

Рис.1. Установка насосных агрегатов на общей фундаментной раме

Фундаментные рамы устанавливают на прокладки и крепят к фундаменту с помощью глухих или анкерных болтов. Прокладки помещают по обе стороны каждого болта и по всему периметру рамы через 300-1000 мм в зависимости от ее жесткости. Число прокладок по высоте не должно превышать пяти, включая тонколистовые, применяемые для окончательной выверки. После подливки рамы бетоном и затвердевания его до проектной прочности выполняют затяжку болтов. Окончательная центровка агрегата производится с помощью прокладок,помещенных между опорной поверхностью рамы и лапами двигателя. Установка прокладок под опорные поверхности гидромуфт и редукторов, а также под опорные поверхности насоса в агрегатах без гидромуфт и редукторов не разрешается и допускается только при наличии указаний завода-изготовителя. Плотность прилегания поверхностей прокладок друг к другу, а также к опорным поверхностям фундаментных рам (плит) и установленному на них оборудованию, проверяется щупом. Щуп толщиной 0,05 мм не должен входить в стык сопряженных поверхностей.

Рис.2. Установка насосных агрегатов на раздельных фундаментных рамах

Если горизонтальный насосный агрегат поступает на монтаж отдельными узлами,то в агрегатах без редуктора электродвигатель прицентровывают к выверенному и закрепленному на раме насосу, а в агрегатах с редуктором насос и электродвигатель – к выверенному и закрепленному редуктору. В агрегатах с трубопроводом насос прицентровывается к закрепленному трубопроводу, а в агрегатах с гидромуфтой редуктор, насос и электродвигатель – к выверенной и закрепленной гидромуфте.

При центровке насосных агрегатов с клиноременной передачей следят за тем,чтобы оси валов электродвигателя и насоса были параллельны, а канавки шкивов – расположены без смещения относительно друг друга.

Насосные агрегаты горизонтального исполнения на общей фундаментной плите-раме или на раздельных плитах-рамах перед подливкой бетонной смесью выверяют по высотным отметкам относительно репера или насечки по высоте, а также проверяют положение насосного агрегата по осям в плане и в горизонтальной плоскости. Для этого натягивают горизонтально-продольные и поперечные струны (рис.3). На струны подвешивают отвесы так, чтобы они совпали с соответствующими насечками, нанесенными на фундамент. На натянутые и закрепленные продольные струны каждого насоса или группы подвешивают отвесы таким образом,чтобы один отвес совпал с центром всасывающего патрубка насоса и насечкой,нанесенной на фундамент. Второй отвес должен совпасть с осью электродвигателя и насечкой. Поперечную струну необходимо натягивать, если одновременно устанавливают два или несколько насосов в одном ряду.При этом отвесы, опущенные с натянутой струны, должны совпасть с центрами нагнетательных патрубков (см. рис.3). При монтаже насосов, работающих на горячих жидкостях, обязательно проверяют зазор в продольных шпонках и зазор между дистанционной втулкой и отверстиями в лапах насоса. Они должны соответствовать зазорам, указанным в паспорте насоса.

Рис.3. Натяжение струны для проверки установки насосов

6 –насечка осевая;

При монтаже насосного агрегата, имеющего раздельные опорные рамы или плиты,следует особое внимание обращать на зазор между торцами полумуфт, который всегда указывается в чертеже.

Для обеспечения надежной и безотказной работы насосного оборудования, необходимо перед пуском насосного оборудования обязательно необходимоконтролировать и производить центровку насосов. Валы насоса и двигателя должны быть установлены соосно, т.е. оси вращения лежать на одной линии в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной) в процессе работы оборудования. Центрование насоса — это, процесс, призванный обеспечить совпадение центров (соосности) валов насоса и двигателя.

При производстве оборудования достаточно тяжело выдержать точность, которая позволила бы при сборке не производить центровку насосов. Поэтому при установке оборудования на раму, требуется произвести центровку насосов и электродвигателей. При поставке собранного оборудования данная процедура ложиться на плечи завода изготовителя. Однако, к сожалению, часто получаем насосы не отцентрованные (центровка может быть нарушена при транспортировании оборудования а также при деформации тонкостенной фундаментной плиты в результате старения металла или при неравномерном прилегании ее к фундаменту) с завовдов-производителей, поэтому работы по центровке насосов с двигателями часто выполняются с использованием подручных средств или на глаз.

Существует два типа несоосности угловая и параллельная, как правило если нарушена центровка оборудования, то присутствуют одновременно сразу два типа несоосности и если значения превышают заданные предел, то данные типы могут послужить причиной появления повышенного шума, вибрации, возрастания потребления электроэнергии, чрезмернаянагрузка на подшипниковый узел, соответственно это приведет к повышениютемпературы последних икак следствие, сокращения срока службы оборудования

Поэтому для безопасной и безотказнойработы насосного оборудования, очень важно проверять качество центровке насосов и двигателей после установки перед запуском и в случаи необходимости произвести работы по центровке согласно допусков.

Схема нарушения соосности валов приведена на рис. 1. В первом случае оси вала смещены в горизонтальной или вертикальной плоскостях, оставаясь при этом параллельными, во втором — они скрещиваются. В обоих случаях, если отклонения превышают определенные величины, агрегат работает ненормально: появляется шум, вибрация, возрастает потребляемая мощность, греются подшипники и муфта. Детали насоса и электродвигателя при такой работе изнашиваются в несколько раз быстрее обычного.

Рис. 1. Схема нарушения соосности валов.

Допустимые отклонения в несоосности валов (табл. 1) зависят от их быстроходности и массы вращающихся деталей. Чем выше стоимость агрегата, тем более жесткие требования предъявляются к соосности валов.

Таблица 1. Допустимые величины перекоса и параллельного смещения осей валов
при диаметре муфты 500 мм (СНиП III-Г. 10.3—69)

Скорость вращения вала, об/мин	Величина смещения и перекоса, мм, для муфт	Скорость вращения вала, об/мин	Величина смещения и перекоса, мм, для муфт
жестких	упругих пальцевых	зубчатых	жестких	упругих пальцевых	зубчатых
>3000 ≤3000 1500	0,02 0,04 0,06	0,04 0,06 0,08	0,08 0,10 0,12	750 500	0,08 0,1	0,1 0,15	0,15 0,2

При центровке агрегатов необходимо соблюдать следующие основные положения: в агрегатах с редуктором диктующим агрегатом является редуктор, который устанавливают, выверяют и фиксируют штифтами; насос, электродвигатель и гидромуфту центруют по редуктору; в агрегатах с гидромуфтой насос и электродвигатель центруют по гидромуфте, предварительно выверенной, закрепленной и зафиксированной; в агрегатах без редуктора центровку выполняют по насосу, который предварительно выверяют, крепят и фиксируют; центровку агрегата, не имеющего общей плиты, выполняют в два этапа: предварительно — перед заливкой фундаментных болтов и окончательно — после закрепления насоса к фундаменту; центровку агрегата, имеющего общую фундаментную плиту, производят после ее выверки, подливки и затяжки фундаментных болтов. Окончательно валы насосного агрегата центруют после присоединения к нему трубопроводов.

Рис. 2. Центровка валов насоса и электродвигателя:
а — с помощью индикаторов; б — с помощью двух пар скоб и щупа;
1— полумуфта; 2 — скоба; 3 — индикатор; 4 — щуп.

Известно несколько способов контроля соосности валов.

Центровка валов при помощи одной пары радиально-осевых скоб

Конструкция радиально-осевых скоб и их крепление показаны на рисунке 1.

Наружную скобу 1 закрепляют на полумуфте 2 установленной машины, а внутреннюю скобу 3 – на полумуфте 4 машины, которая должна быть соединена с установленной. Скобы крепят при помощи хомутов 5 и болтов 6. В процессе центровки измеряют боковые зазоры a и угловые зазоры b при помощи щупов, индикаторов или микрометров. В двух последних случаях индикатор или микрометрическую головку устанавливают на место болтов 7 и 8.

Перед началом измерения полумуфты должны быть разъединены, а валы раздвинуты с тем, чтобы скобы и полумуфты при вращении валов не прикасались. Для большей точности измерений при помощи болтов устанавливают минимальные зазоры a и b.

Независимо от способа проверки соосности валов зазоры между плоскостями полумуфт или между остриями радиально-осевой скобы измеряют щупом таким образом, чтобы пластинки щупа входили в зазор с ощутимым трением и на глубину не менее 2/3 своей длины (практически до 20 мм). Ввиду того что при замерах щупом неизбежны погрешности, величина которых зависит от опытности исполнителя, результаты измерений следует контролировать. При правильных замерах сумма числовых значений четных замеров равняется сумме числовых значений нечетных замеров, то есть

a₁ +a₃ =a₂ +a₄ иb₁ +b₃ =b₂ +b₄.

Практически можно считать, что замеры выполнены правильно, если разница между этими суммами будет составлять не более 0,03 – 0,04 мм.

В противном случае, не изменяя положения полумуфт, измерения следует повторить более тщательно.

На рисунке 2 показаны четыре взаимных положения валов машин.

Рисунок 2. Взаимные положения валов машин

В положении А валы расположены на одной прямой, и центры их совпадают. Очевидно, что при одновременном проворачивании валов зазоры a и b должны оставаться неизменными.

В положении Б валы параллельны один другому, но между ними есть сдвиг. При проворачивании валов угловые зазоры bостаются неизменными, а боковые зазоры a изменяются.

В положении В центры валов совпадают, но оси их расположены под углом. В этом случае при проворачивании валов меняются величины угловых зазоров b, а боковые зазоры сохраняются.

Наконец, в положении Г центры валов сдвинуты и оси их расположены под углом. При проворачивании валов будут изменяться величины как угловых b, так и боковых зазоровa.

Первое измерение зазоров a₁ и b₁ производят, когда скобы находятся в верхнем положении. Затем валы проворачивают на 90° в направлении вращения приводного механизма или генератора и снова замеряют зазоры a₂ и b₂ при совпадении рисок на валах. Всего делают четыре замера при каждом повороте валов на 90°. Пятый замер выполняют как контрольный, когда скобы снова приходят в верхнее положение. Величина зазоров в первом и пятом положениях скоб должны совпадать.

Во избежание неточностей при замерах рекомендуется повторно измерять зазоры (вновь проворачивая валы в те же положения), причем замеры должно производить одно и то же лицо.

Действительной величиной зазоров aиb в данной точке будет полусумма соответствующих зазоров, измеренных при двух замерах в этой точке

Соосность валов контролируют лазерными системами

При проведении работ по центровке, специалисту необходимо принять во внимание множество факторов, влияющих на условия эксплуатации насосов. Это осевой зазор в муфте, деформация корпуса, установка подшипников (если подшипники менялись), плоскостность базы, тепловые расширения, изгиб валов, натяжение трубной обвязки и прогиба выносных элементов измерительной системы. В полномочия специалиста по центровке входит определение влияния этих факторов и проведение соответствующих корректировок.

Вибрация не должна использоваться как критерий качества центровки, несмотря на то, что задачей центровки является ее снижение. Оценивать центровку необходимо в статике с помощью измерительных инструментов, закрепленных на валах, используя «Допустимые пределы центровки». Другие причины могут вызвать вибрацию, такие как резонанс конструкции или дисбаланс. Поэтому нельзя использовать повышенную вибрацию как единственный признак расцентровки. Но если работающий насос не вызывает вибрации, то, очевидно, что центровка удовлетворительна и ее можно принять.

Шум и повышенная температура подшипника могут быть связаны с расцентровкой, но эти симптомы также могут указывать на другие проблемы. Применять наличие шума и повышенной температуры у подшипника в качестве единственных признаков плохой центровки недопустимо.

Эти рассуждения не мешают специалисту остаться у машины при запуске и для своего удовлетворения понаблюдать за ее рабочим состоянием. Не запрещается также для достижения более мягкой работы машины, с помощью средств виброконтроля в качестве обратной связи, проводить центровку работающего агрегата.

Выбор измерительных систем и методов – дело специалиста. Основные варианты – стрелочные индикаторы или лазеры. Основное требование для любой системы центровки валов – повторяемость измерений. Это оценивается тестом на повторяемость показаний при круговом повороте. Этот тест – хороший способ оценки крепежа системы при принятии решения о ее закупке. В основном, измерительная система, которая не возвращается в ноль (с допуском 0,05 мм) после вращения на 360О, должна быть отвергнута.

Центровка валов агрегатов: практическое руководство

Главная страница » Центровка валов агрегатов: практическое руководство

Коллинеарность (соосность) валов считается идеальной, когда центры валов находятся на одной осевой линии. Соответственно несоосность показывает обратный результат. Последствия нарушения коллинеарности выражаются следующими моментами:

преждевременный выход из строя подшипников, сальников, муфтовых соединений;
усиление осевой и радиальной вибрации;
повышение температуры нагрева подшипниковых узлов и смазывающей жидкости;
ослабление или поломка элементов крепежа к фундаменту.

Стационарный и подвижный вал

Для центровки валов агрегатов удобно применять измерительные наборы, подобные серийным от фирмы Baltech

Когда проверяется, например, коллинеарность муфтового соединения насоса и электродвигателя, насосный вал определяется как стационарный, а вал электродвигателя как подвижный. Центровка соединения всегда производится, исходя из положения подвижного вала относительно стационарного.

Центр вращения стационарного вала

Центр вращения стационарного вала – это опорная линия с нулевыми координатами. В системе координат X-Y плюсовыми значениями являются перемещения вправо по горизонтали и вверх по вертикали.

Несоосность вычисляется путём определения положения центра подвижного вала в двух плоскостях, относительно положения центра оси стационарного вала (горизонтальная ось X и вертикальная Y).

Горизонтальная коллинеарность

Состояние несоосности (вид сверху), которое корректируется перемещением электродвигателя в боковых направлениях по оси X – это горизонтальная центровка.

Электродвигатель перемещают вправо-влево, добиваясь, таким образом, соосности и параллельности в горизонтальной плоскости.

Вертикальная коллинеарность

Состояние несоосности (вид сбоку), которое корректируется перемещением электродвигателя вниз или вверх по оси Y – это вертикальная центровка.

Необходимую величину смещения получают путём установки под лапы мотора регулировочных пластин разных по толщине.

Центровка по видам несоосности

Параллельная несоосность – состояние, когда оси вращения валов расположены на одинаковом расстоянии одна от другой и по всей их длине.

Центровка в параллельной и угловой несоосности выполняется в соответствии с определёнными правилами и нормами. Применяется профессиональный инструмент

Угловая несоосность – состояние, когда оси вращения валов расположены на разных расстояниях одна от другой и по всей их длине.

Центровка соединения должна проводиться:

после монтажа нового оборудования;
после соединения оборудования с трубопроводами и арматурой;
по завершении ремонтных работ;
если при работе отмечается повышенный шум и вибрации;
если температура подшипниковых узлов выше нормы.

Процедура центровки соединения валов агрегатов:

Установить измерительное устройство.
Проверить и скорректировать положение мягкой вставки.
Вычислить значения несоосности.
Выполнить качественную центровку валов.
Составить отчёт о проделанной работе.

Инструмент для центровки муфтовых соединений

Существует целый ряд инструментов для центровки муфтовых соединений, начиная от простейших и завершая совершенными наборами.

Чем совершеннее и современнее набор измерительного инструмента, тем выше точность центровки

Самый простой и доступный набор содержит:

штангенциркуль,
линейку,
пластинчатые щупы разной толщины.

Точность измерений этим набором невысока. Качество центровки обеспечивается не столько инструментом, сколько мастерством и опытом механика. Сама процедура центровки с помощью этих инструментов может занимать продолжительное время.

Цифровой анализатор центровки соединений – инструмент из серии наиболее совершенных приспособлений. Анализатор позволяет быстро и легко отцентрировать валы с высокой точностью.

Работу может выполнить любой человек, изучивший инструкцию по работе с цифровым анализатором. Однако стоимость цифрового измерителя очень высока и далеко не всем по карману.

Анализатор точности центровки валов часового типа позволяет достаточно точно провести измерения коллинеарности

Между тем есть экономичная альтернатива – ещё один вид измерительного анализатора, построенного на основе двух индикаторов часового типа.

Один индикатор определяет отклонения по оси X, другой по оси Y. Удобный, эффективный, недорогой инструмент, помогающий быстро центровать, к примеру, муфтовое соединение между электродвигателем и насосом.

Пошаговая инструкция центровки пары электродвигатель-насос

Проверить правильность установки рамы агрегата на фундаменте при помощи строительного уровня. Выполняется эта операция в продольном и поперечном направлениях.
Если расстояние между анкерными болтами рамы превышает 800 мм, установить под раму дополнительные подкладки в центральной точке межанкерного расстояния. Подкладки должны плотно прилегать к раме и фундаменту.
Ослабить болты крепления насоса и болты крепления подшипниковой опоры. Убедиться, что на подшипниковую опору не действуют какие-либо нагрузки.
Затянуть крепёжные болты на основании насоса, оставив ослабленным крепёж подшипниковой опоры.

На картинке несколько первых шагов, показывающих как выполняется центровка валов агрегатов

Дальнейший процесс центровки:

Измерить величину зазора между муфтами электродвигателя и насоса. Эта величина не должна превышать значений 3-5 мм. В случае несоответствия, ослабить крепление электродвигателя и выставить мотор на место до получения указанных цифр. Получив результат, закрепить двигатель.
Проверить свободный ход вращения, прокручивая валы агрегата вручную. Свободное вращение, без наличия заеданий – свидетельство корректного состояния устройств.
Используя червячные хомуты, разместить на полумуфтах механизм центровки. Основная и ответная часть механизма устанавливаются с осевым зазором между ними в 2-3 мм. При вращении валов, они не должны соприкасаться.
Закрепить к механизму центровки индикаторы часового типа и приступить к операции центровки валов электродвигателя / насоса.

Процесс центровки пары мотор / насос часовым индикатором

Индикаторы часового типа нужно установить так, чтобы без затруднений снимать показания

Индикаторами часового типа измеряют боковые зазоры (А) и угловые зазоры (В). Для этого приборы закрепляют на оснастке с таким расчётом, чтобы их наконечники упирались в тело полумуфт на валу двигателя и насоса. Также при установке приборов следует учесть удобство считывания показаний.

Упирают измерительные стержни индикаторов в тело полумуфт с выбегом в 2-3 мм по шкале. Затем вращением ободков приборов совмещают стрелки с нулевой отметкой. Начинают измерение в четырёх пространственных точках:

Первыми измеряют зазоры А и В верхнего положения.
Поворачивают валы на 90º в направлении рабочего вращения привода.
Вновь измеряют зазоры А и В по среднему положению.
Повторяют процедуру для двух оставшихся положений.

Последним контрольным замером – пятым по счёту, будет повторное измерение в начальной верхней точке. Полученные цифры замеров в 1 и 5 положениях должны совпадать.

Последствия нарушения центровки валов

Такими обещают быть последствия посредственного подхода к центровке валов агрегатов

Изменения параметров центровки валов (соосности), прежде всего, вызывают эффект вибрации. Влияние вибрации на муфту и на близко расположенные подшипники очевидно: детали подвергаются ускоренному износу.

На муфте изнашивается эластичная вставка, появляются дефекты подшипников мотора и насоса, торцевого уплотнения. Если же перекос осей значительный, в конечном итоге неизбежен срез вала.

О том, как центруют валы агрегатов анализатором часового типа

Практическое пособие на видеоролике по теме центровки валов машинных агрегатов посредством часовых индикаторов. На видео демонстрируется полная последовательность процедуры, показываются все тонкости центровки:

Статья 4

Насосы или насосные агрегаты, как правило, в качестве привода компонуются электродвигателем или ДВС (двигателем внутреннего сгорания, дизелем), реже – турбиной с редуктором. Валы насоса и двигателя вращаются вокруг собственных осей, называемых центрами вращения. Центры вращения – прямые линии, которые, применительно к валам насоса и двигателя, могут совпадать между собой – и в этом случае говорят о соосности валов, или же не совпадать – и в данном случае имеет место расцентровка валов.

Центровка насосов или центровка насосного агрегата – комплекс технических мероприятий, направленных на достижение соосности валов насоса и двигателя в пределах установленных допусков. Центровка насоса с электродвигателем проводится с целью достижения оптимальных эксплуатационных показателей и энергопотребления, уменьшения динамических вибраций, предупреждения аварийных отказов, и, как следствие, снижения затрат на ремонт и переход от планово-предупредительного обслуживания насосного агрегата к обслуживанию по состоянию.

При центровке валов насоса и двигателя определяют стационарную и подвижную машины: как правило, в качестве стационарной машины принимают насос, а в качестве подвижной – электродвигатель. Центр вращения насоса принимают за опорную «нулевую» линию, относительно которой определяют параллельную и угловую несоосность валов.

Виды несоосности валов:

Параллельная несоосность – случай, когда центры вращения валов насоса и двигателя находятся в параллельных плоскостях, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Расстояние между этими плоскостями (в мм) и есть величина параллельной несоосности.
В случае угловой несоосности (или раскрытия полумуфт, излом) – центры вращения валов насоса и двигателя расположены под некоторым углом друг к другу, оценить который можно, произведя замеры смещения вала двигателя в двух плоскостях, перпендикулярных линии опорного вала (вала насоса) и расположенных на расстоянии L друг от друга. Абсолютная сумма этих смещений, деленная на L и выраженная в [мм/100 мм] и есть величина углового раскрытия (фактически, угловая несоосность – это 100 х tgα; где α – угол между валами в измеряемой плоскости).

На практике, в большинстве случаев, одновременно наблюдается и параллельная и угловая несоосность. Несоосность же в целом является причиной повышенной вибрации, перегрева муфтовых соединений, преждевременного износа подшипников и уплотнений, и, в конечном итоге приводит к аварийному останову оборудования.

Среди основных факторов, вызывающих несоосность валов, необходимо отметить следующие:

влияние трубной обвязки;
неправильное соединение муфт с нарушением требованиями по зазору и смазке;
неровности поверхностей сопряжения (фундамента, корпуса, станины, лап и болтов);
биения свободного конца вала;
тепловые расширения узлов насосного агрегата при выходе в рабочий режим;
всплытие вала на масляном клине (в случае подшипников скольжения);
наличие «мягкой лапы»;
нарушение геометрии и выверки (прямолинейности, плоскостности, параллельности, перпендикулярности).

Особо отметим, что требования к несоосности валов тем жестче, чем больше скорость вращения вала. Это наглядно видно из таблицы допусков, приведенной ниже:

Соединение электродвигателя с насосом. Центровка и регулировка

Подписка на рассылку

Насосы различного вида распространены как в промышленности, так и в быту. Они используются для водоснабжения промышленных объектов и населенных пунктов, в химической промышленности для перекачки агрессивных сред, в агропромышленном комплексе для полива земель и т.д.
Безопасная эксплуатация насосного оборудования напрямую зависит от правильной центровки валов приводного двигателя и самого насоса. Правильная центровка насоса с электродвигателем позволяет минимизировать вибрацию агрегата, которая со временем вызывает преждевременный выход подшипников из строя, искривление валов и износ рабочих органов. Наиболее остро такая проблема стоит в промышленности для насосов с большой объемной подачей, укомплектованными двигателями большой мощности. Моноблочные агрегаты не в центровке не нуждаются, так как рабочие колеса запрессованы непосредственно на удлиненный вал электродвигателя. Эта процедура необходима для агрегатов, у которых соединение между насосом и электродвигателем выполнено с помощью муфты.

Виды несоосности:
Чтобы правильно выполнить соединение насоса с электродвигателем нужно не допустить возникновения несоосности (коллинеарности) между валами. Геометрические оси вращения валов насоса и приводного электродвигателя, связанных между собой муфтой, при неправильной установке могут не совпадать. Такое расхождение может быть параллельным (а), угловым (б) или смешанным (в)

При параллельной неосоосности оси вращения валов располагаются в одной плоскости на определенном промежутке друг от друга по вертикали или горизонтали. Величина несоосности этого типа равна расстоянию между осями валов в миллиметрах.
При угловой коллинеарности оси вращения валов располагаются под углом друг к другу, в результате чего возникает раскрытие полумуфт. Чтобы численно оценить величину несоосности этого типа нужно измерить смещение оси вращения вала двигателя относительно оси вала насоса в двух местах на расстоянии 100 мм друг от друга. После этого полученные данные складываются, а полученный результат делится на расстояние между точками замера. Величина углового раскрытия муфт выражается в мм/100мм.
Смешанная несоосность характеризуется расхождением осей вращения валов как в вертикальной плоскости, так и по углу.
Для измерения расхождения валов используются как современные лазерные, так и аналоговые приборы

Когда проводится центровка

Центровка валов насоса и электродвигателя выполняется:
• после установки нового насосного оборудования;
• по окончании капитального ремонта с заменой трубопроводных линий;
• при возникновении вибрации и повышенного шума во время эксплуатации;
• если температура подшипниковых щитов превышает номинальное значение.

Как производится центровка

Прежде чем выполнять центровку следует определить стационарный и подвижный механизм. В паре насос-двигатель, стационарную позицию занимает первый агрегат, так как к нему обычно уже присоединен трубопровод. Поэтому за опорную линию с нулевыми координатами принимается центр вращения оси насоса. По результатам проведенных замеров осуществляется центровка двигателя относительно неподвижного агрегата. В горизонтальной плоскости несоосность устраняется перемещением корпуса электрической машины вправо или влево с одновременным контролем углового несовпадения, а вертикальная коллинеарность – с помощью регулировочных подкладок под лапы.
При наличии специальных измерительных приборов опытному специалисту не потребуется много времени для устранения несоосности. Но если таковые отсутствуют центровка насоса с электродвигателем своими руками с помощью линейки, штангенциркуля и пластинчатых щупов растянется надолго.
Для проверки коллинеарности валов можно использовать и два отрезка жесткой проволоки, которые закрепляются на полумуфтах со стороны двигателя и насоса и загибаются навстречу друг другу. Для боле точного измерения свободным концам проволок придают форму конуса. Между остриями импровизированных индикаторов должен остаться зазор величиной не более 1 мм. Медленно проворачивая скрепленные болтами полумуфты, с помощью щупа замеряют зазор через каждые 90° в плоскости, перпендикулярной оси вращения. По результатам выполненных измерений принимают решение о способе устранения возможной коллинеарности.

Сопряжение двигателя с приводимым механизмом посредством жестких муфт различной конструкции требует очень точного соблюдения соосности валов. Чтобы снизить вероятность возникновения коллинеарности любого типа для соединения валов используется упругая муфта для соединения насоса с электродвигателем.

Центровка вращающихся механизмов

М. А. Каусов, консультант журнала «Новости теплоснабжения»

Одним из распространенных дефектов в работе насосов, дымососов и вентиляторов является расцентровка роторов агрегата. О методах центровки и основных факторах, влияющих на нее, пойдет речь в этой статье.

Центровка агрегата

Как известно, задача центровки – установить оси валов так, чтобы они составляли одну прямую линию. Понятие «ось» само по себе идеально, а в жизни приходится иметь дело с реальными предметами (деталями машин), у которых всегда есть погрешности изготовления. Поэтому, чтобы избежать возникновения нагрузок от несоосно вращающихся валов, применяют компенсирующие соединительные муфты. Они способны передавать крутящий момент от привода рабочему органу с некоторой расцентровкой валов, компенсируя возникающие нагрузки своими упругими элементами. Допуски на центровку валов агрегатов задаются в зависимости от типа соединительной муфты и рабочей скорости вращения роторов агрегата. Измерительной базой для контроля соосности валов служат поверхности самих полумуфт.

Напомним что, нормативной документацией предъявляются требования к радиальной и торцевой расцентровке. Радиальной расцентровкой называют взаимное смещение осей, а торцевая расцентровка определяет угол перегиба общей оси валов агрегата. В общем случае присутствуют обе составляющие, расположенные в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В большинстве машин, работающих в теплоэнергетике, применяются муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП). Для машин большой мощности применяют компенсирующие зубчатые муфты (МЗ). Допустимую радиальную расцентровку R контролируют по взаимному смещению цилиндрических поверхностей полумуфт, а торцевую – T – по разнице раскрытия торцов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для МЗ допускается R = 0,05 мм и T = 0,04 мм. Для МУВП, работающей с синхронной частотой 1500 об./мин, R = 0,12 мм и T = 0,12 мм, а для частоты 3000 об./мин R = 0,05 мм и T = 0,05 мм.

Требования к соединительным муфтам

Компенсирующий эффект соединительной муфты зависит от ее фактического состояния. Поэтому перед центровкой необходимо убедиться, что муфта соответствует ТУ, по радиальному и осевому биению относительно оси вращения (норма обычно не более 0,05 . 0,08 мм), а также имеет плотную посадку на валу (задается сборочным чертежом). Кроме того, необходимо помнить, что собирать полумуфты можно только в единственном взаимном положении (в котором производилась расточка). Желательно до разборки муфты нанести на полумуфты метки, определяющие их взаимное положение. Любой из этих дефектов соединительной муфты может отрицательно сказаться на точности центровки, а при работе агрегата привести к ее нарушению.

Горизонтальность установки валов

Под действием собственного веса и рабочих нагрузок ось вала представляет собой плавную кривую линию. При центровке агрегата необходимо контролировать положение валов относительно горизонта. Если подшипники скольжения установлены на рабочей машине или на электродвигателе, то линии валов целесообразно расположить как показано на рис. 2, причем горизонтальное положение должен занимать вал с подшипниками скольжения. Для большинства агрегатов характерно положение осей, с горизонтальным положением опор N2 и N3 (рис. 3). Вариант на рис. 4 имеет место для неравномерной осадки фундамента и дефектах монтажа агрегата. Средством контроля может служить уровень «Геологоразведка» с ценой деления 0,1мм на 1м. Контроль производится непосредственно на подшипниковых шейках или на ближайшей ровной поверхности вала.

Приспособления для контроля центровки

Зачастую, не имея необходимого приспособления, слесарь, чтобы проконтролировать центровку, прикладывает линейку к муфте и, глядя на просвет, определяет отклонение валов. Но надеяться на глазомер в таком ответственном деле опрометчиво, слишком много факторов упускается из виду (точность порядка 0,1мм). Да и как определить, достигнута норма или нет? Хотя следует отметить, что не перевились еще мастера, способные и таким образом отцентровать агрегат. С другой стороны, существуют лазерные приборы для центровки со встроенным компьютером, имеющие точность до 0,001 мм, которые рассчитывают необходимое перемещение опор агрегата для обеспечения оптимальной соосности валов. Но если необходимо добиться точной центровки и уверенно уложиться в норму, не покупая прибор за 10 000$, то можно воспользоваться несложными приспособлениями – индикатором часового типа «ИЧ 0,01» или пластинчатым щупом, которые дают точность измерения 0,01 мм, достаточную для соответствия норме.

Приспособление для центровки агрегатов с зубчатыми муфтами показано на рис. 5. На полумуфте оно закрепляется с помощью хомута, а начальные зазоры R и T устанавливаются регулировочными болтами. Для измерения используются пластинчатые щупы, требующие определенного навыка работы. При замере зазора набор пластин должен входить с небольшим усилием и оставаться неподвижным без поддержки. Измеряемый размер высчитывается по сумме номинальных толщин щупов. По аналогии можно изготовить устройство с индикаторами часового типа. Применение индикатора существенно облегчит и ускорит процесс измерения радиального смещения. Раскрытие торцев измеряется щупами непосредственно между полумуфтами.

Простейшее устройство для центровки МУВП изображено на рис. 6.

Методика центровки агрегата

Перед центровкой необходимо проверить затяжку крепежных болтов корпусов подшипников и анкерных болтов. Любое ослабление крепления агрегата к основанию, а также трещины в раме, неравномерная осадка и разрушение фундамента способны нарушить центровку агрегата во время его работы.

Для проверки центровки валов по полумуфтам устанавливают приспособление и производят исходные замеры R, T1 и Т2. Затем, совместно поворачивая валы по направлению рабочего вращения на 90°, 180° и 270°, повторяют измерения и записывают в круговые диаграммы (рис. 7).

Совместный поворот валов необходим, чтобы избежать влияния торцевого и радиального биения полумуфт на измерение расцентровки. (Рекомендуется записывать измерения соответствующие положению наблюдателя, при котором он смотрит со стороны рабочей машины на электродвигатель.) Возвращают валы в исходное положение и проверяют первоначальные измерения. Рассчитывают средние значения и проверяют равенство сумм (Rв + Rн) = (Rп + Rл) и (Тв + Тн) = (Тп+Тл). Допустимое неравенство сумм – не более 0,05мм. Неравенство более допустимого значения свидетельствует о неточности некоторых измерений. Далее приводят показания к нулю вычитанием минимального значения R и Т из остальных. Таким образом получается наглядная картина расцентровки агрегата.

Фактическую расцентровку рассчитывают по формулам:

Еу = (Rв – Rн)/2 – радиальная расцентровка в вертикальной плоскости;

Ex = (Rп – Rл)/2 – радиальная расцентровка в горизонтальной плоскости;

Sу = (Tв – Tн)/2 – торцевая расцентровка в вертикальной плоскости;

Sх = (Tп – Tл)/2 – торцевая расцентровка в горизонтальной плоскости.

По полученным результатам в случае необходимости проводят корректировку положения осей валов, перемещая опоры. Для большинства машин центровку осуществляют перемещением электродвигателя. В вертикальной плоскости положение регулируют подкладками. Подкладки набирают из металлических пластин и фольги П-образной формы, причем габариты прокладок должны соответствовать опорной поверхности лапы электродвигателя. При установке двигателя на подкладки необходимо проверить плотность прилегания лап щупами. Двигатель должен стоять на опорах всеми лапами. Затяжку производят «крест на крест» равномерно. В противном случае при затяжке крепежных болтов произойдет перекос электродвигателя.

В горизонтальной плоскости двигатель удобно перемещать специальными болтами, установленными на раму.

Перемещение оси вала двигателя можно контролировать по перемещению полумуфты, используя центровочное приспособление. При этом необходимо установить центровочную скобу в положение, соответствующее измерению корректируемого параметра расцентровки со стороны большего значения. Затем переместить опоры двигателя так, чтобы измеряемый размер уменьшился на величину, соответствующую фактической расцентровке.

Центровку проводят последовательно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Перемещение опор можно рассчитать по схеме показанной на рис. 8.

Y1 = Ey + L2.Sу/D – перемещение подшипника №1 в вертикальной плоскости;

Y2 = Ey + L1.Sу/D – перемещение подшипника №2 в вертикальной плоскости;

XI = Eх + L2.Sх/D – перемещение подшипника №1 в горизонтальной плоскости;

Х2 = Eх + L1.Sх/D – перемещение подшипника №2 в горизонтальной плоскости,

где D – диаметр полумуфты, на которой производят измерения.

После перемещения и фиксации опор проводят контрольное измерение расцентровки, при необходимости ее корректируют. Там, где это предусмотрено, устанавливают контрольные штифты, предотвращающие перемещения опор от вибрации и случайных нагрузок.

Факторы, влияющие на центровку агрегата

Если шейки полумуфт валов агрегата имеют прогиб, то отцентровать их в пределах нормы невозможно, т. к. величина прогиба будет оказывать влияние на измерение центровки.

При работе насоса центровку могут нарушить нагрузки от трубопроводов при разрушении опор или недостаточной компенсации их деформаций. По требованиям ТУ трубопроводы не должны передавать нагрузок на насос.

Центровка – тонкая заключительная сборочная операция, поэтому на стадии ремонта необходимо выявить и устранить все неисправности агрегата и причины расцентровки.

Каусов М. А. , Центровка вращающихся механизмов

Источник: Журнал “Новости теплоснабжения”, № 03 (03), ноябрь 2000, www.ntsn.ru

Центровка насосов центробежных и другие требования к ним

Центробежные насосы: ГОСТ 54806*2011

Если учесть, что и в быту и на производствах для перекачки воды применяют в основном насосное оборудование центробежного типа, то всеобщий интерес к нему вполне понятен. Технические требования к насосам предъявляются разные, и, соответственно, регламентируют их разные документы. ГОСТ «Центробежные насосы» под номером 54806-2011 представляет собой свод наиболее жёстких требований к насосам, относящимся к I классу.

Именно его мы возьмём за основу. Видео в этой статье, предложенное вашему вниманию для наглядности, покажет, как производится центровка наносов.

Краткий обзор стандарта

Всего существует три класса в классификации насосов. Наименее строгие требования предъявляются к агрегатам III класса, но это не значит, что допускается какая-то возможность снижения качества.

В основном ужесточения или послабления требований связаны с условиями, в которых оборудованию придётся работать. Некоторые сферы применения диктуют особые требования к безопасности эксплуатации.

Выбор насоса всегда основан на определённых критериях. Это надёжность, энергоэффективность, необходимые характеристики, а так же конкретные условия эксплуатации — не только рабочие, но и климатические.
Учитывая, что промышленное оборудование изготавливается в основном под проект, то многие решения, касающиеся требований к насосу, на заводе принимаются только после согласования с заказчиком.

Требования, представленные в ГОСТ «Насосы центробежные», обязательны для пользования проектировщиками и конструкторами, изготовителями и дилерами. Что касается потребителя, то он должен быть в полной мере информирован о конструктивных особенностях агрегата.

Требования к конструкции насосов

Стандарт, о котором идёт речь, регламентирует правила сборки насосов и основных узлов, их монтажа и техобслуживания. Требования распространяются на опорную раму и вспомогательный трубопровод, но не относятся к приводу.

Изготовление двигателей производится в соответствии с другими документами:

Так как производство насосов для промышленности — вещь практически индивидуальная, то нередко допускаются и альтернативные варианты исполнения. Даже если отклонения от данного стандарта и допускаются, то они должны быть согласованы с заказчиком.
Особое внимание в стандарте уделяется снижению давления на уплотнение вала и уравновешиванию нагрузок на его ось. Если давление выше 0,35 Мпа, то в одноступенчатых насосах, в тыльной части рабочего колеса, должны быть установлены уплотнительные кольца или специальная крыльчатка (импеллер). Это хорошо видно на фото внизу.

Насосы центробежные ГОСТ

В насосах горизонтальных многоступенчатых (см. Многоступенчатые центробежные насосы: особенности конструкций) давление уменьшается путём парной установки колёс либо по прямой, но с использованием уравновешивающего диска. Конструкции мощных насосов просчитывают так, чтобы радиус рабочего колеса мог гарантированно предотвратить максимально допустимые уровни вибрации и шума.
Механизм вертикального насоса должен оснащаться устройством, предупреждающим вращение вала в обратную сторону. К основным сборочным единицам относят корпуса агрегата и подшипника и крышку. Они должны быть выполнены так, чтобы точная ориентация при разборке и повторной сборке своими руками была обеспечена.
Для обеспечения надлежащего ресурса насоса изготовитель ориентируется на конкретные, указанные заказчиком условия его установки. Прежде всего, это место: снаружи под навесом или внутри здания; а если в помещении, то отапливаемое оно или нет.

Большое значение имеют такие нюансы, как: агрессивность среды (уровень запылённости); влажность воздуха; температурные показатели — как максимальные, так и минимальные. Данным условиям должны соответствовать сам насос, его узлы и примыкающая арматура.

Предупреждение вибрации

Успешная работа насоса возможна только в том случае, если все вращающиеся детали сбалансированы. Это касается не только вала и колеса, но и ротора двигателя.

Инструкция в данном стандарте устанавливает обязанность изготовителя произвести демонстрацию способности агрегата работать на постоянной подаче, не превышая вибрационного предела. Ведь цена промышленного насоса не маленькая, а доказать вину производителя в процессе эксплуатации практически невозможно.
После того, как агрегат установлен и внедрён в систему, ответственность за возникновение вибраций ложится на потребителя. Поэтому испытания проводятся не только на стенде завода, но и перед запуском на штатном месте, где насос будет эксплуатироваться. Наиболее важную роль при этом играет опорная рама или фундамент, на который устанавливают насос и двигатель.
Чаще всего они находятся на одной раме, если, конечно, это поверхностные насосы. У глубинных агрегатов насос может быть погружен в скважину, а двигатель находиться на поверхности и сообщаться с ним трансмиссионным валом. В любом случае, на плите, предназначенной для опоры механизма, должен быть предусмотрен поддон для сбора и отвода утечек жидкостей, установленный с уклоном 8,5 мм/1м в сторону стока.

Насос и двигатель на одной опорной плите

Все места стыковки деталей наноса, называемые монтажными приливами, должны быть обработаны механически так, чтобы при их соединении размеры зазоров не превышали 0,2 мм/1м стыка. Что касается приводных соединений, то в них должна быть предусмотрена возможность установки прокладок толщиной 1,5-3 мм.
Кстати, если двигатель изготавливается на том же предприятии что и насос, то производитель обязан укомплектовать агрегат прокладками из нержавеющей стали. При монтаже оборудования на штатное место и под насосом, и под приводом, должна быть установлена сварная крестовина, блокирующая раму от вертикального перемещения после замоноличивания цементным раствором.

Фундамент под промышленный насос

В заливаемых вариантах опорных плит предусмотрены специальные отверстия. Их расположение должно быть таким, чтобы обеспечивалась возможность качественного заполнения раствором пространства под рамой. Хотя, фундаментная рама может быть и незаливаемой. В этом случае она сама, а также болтовые соединения должны быть достаточно жёсткими, чтобы противостоять механическим нагрузкам и вибрации.
Если мощность двигателя насоса превышает 150 кВт, стандарт предусматривает обязательное выполнение центровки всех приводных элементов винтами. Это значительно облегчает горизонтальное регулирование пространственного положения агрегата. Вертикальное выравнивание выполняется винтами, расположенными по периметру рамы с вешней стороны.

Винтов должно быть минимум шесть для горизонтального насоса и четыре для вертикального. Они воспринимают нагрузку от веса оборудования и должны быть рассчитаны на допускаемый прогиб. Очень важно при этом, чтобы расстояние от рамы до оси вала было минимально возможным.

Подготовка к монтажу

Так как насос не является статичным механизмом, а оснащён вращающимся на высоких скоростях ротором, необходимо прилагать все усилия, чтобы нагрузки, предусмотренные производителем, не были превышены. Для этого должны соблюдаться определённые условия, предлагаемые изготовителем, но согласованные с заказчиком.

Одним из таких условий является предмонтажная центровка соединения насоса и привода. Её следует не просто выполнить, но и контролировать в течение всего периода эксплуатации. Далее мы расскажем более подробно, как это делается.
Вторым важным условием комфортной работы насоса является регулярная проверка соединений трубопровода. Это наиболее важно, когда выполняется частичный или полный демонтаж элементов системы.

Вертикальные насосы наиболее чувствительны к несоосности, чем горизонтальные. Поэтому для них стандарт устанавливает меньшие допустимые значения крутящих моментов на фланцах. Чрезмерные нагрузки на них приводят к усилению вибрации.

Центровка

Центровка выполняется при установке крупных центробежных, а также поршневых агрегатов. Бытовые насосы в этом не нуждаются, так как у них двигатель и насос заключены в одном корпусе и отцентрованы производителем.

Самая ответственная часть предмонтажной подготовки агрегата – это центровка по полумуфтам: насоса и редуктора, или редуктора и электродвигателя. Суть данного действия такова.

Центровка вала двигателя и центробежного насоса

Один из валов принимают за базовый, чаще всего это вал насоса. Его закрепляют на раме и с помощью штангенциркуля и щупа выверяют зазоры. Затем то же самое проделывают на полумуфте двигателя. При наличии отклонений его вал смещают так, чтобы он принял нужное положение.
Делают это путём установки подкладок или смещения самого двигателя. Затем снова проверяют ширину торцевых зазоров. Оси насоса и двигателя совпадут только в том случае, если зазоры на полумуфтах будут одинаковыми.
Кстати, центровать элементы агрегата необходимо не только перед первичным запуском, но и после проведения ремонта и технического обслуживания двигателя. Для этого его отсоединяют от насоса и разбирают.
При небольшом износе рабочих деталей их не меняют, а просто очищают и промывают керосином. Шейки валов шлифуют, набивают сальник и собирают вновь. После центровки оси вала двигателя и насоса никакой вибрации и шума, а также нагрева сальника и подшипников не должно быть.

Редуктор для центробежного насоса

При установке центробежных насосов, механики придерживаются таких правил: если насос идёт с завода в сборе, то его ротор центруют по валу двигателя, если же насос собирают на опорной раме, то вал ротора двигателя выверяют по нему.

В тех случаях, когда насос соединяется с двигателем через редуктор и промежуточный вал, сначала центруют редуктор и фиксируют его штифтами. Положение валов всех остальных частей агрегата ориентируют уже на него.