Vergeleken met horizontale motoren hebben verticale motoren, vooral grote, een speciaal lagersysteem dat aan één uiteinde hoekcontactkogellagers gebruikt. Vanwege-het unieke ontwerp van hoekcontactkogellagers is het absoluut noodzakelijk dat de lagers nooit in de omgekeerde richting worden geïnstalleerd, omdat dit onmiddellijk defecten veroorzaakt. Als de lagers niet correct zijn geïnstalleerd of als ze axiaal verkeerd uitgelijnd raken terwijl de motor draait, kan dit abnormale trillingen en ongebruikelijke geluiden veroorzaken.
Geluidsproblemen bij verticale motoren
Verticale motoren, vooral grote, hebben een speciaal lagerontwerp dat vaak aan één uiteinde is uitgerust met hoekcontactkogellagers. Dit precisielagerontwerp kan beschadigd raken als het tijdens de montage verkeerd wordt geplaatst. Bovendien kan een onjuiste lagerinstallatie of axiale verplaatsing tijdens het draaien van de motor abnormale trillingen en geluid veroorzaken.
Hoekcontactkogellagers met één rij zijn speciaal ontworpen om gecombineerde belastingen te weerstaan, waardoor ze aanzienlijke axiale krachten in één richting kunnen weerstaan. Bij verticale motoren worden deze lagers doorgaans gebruikt aan het niet-asverlengende uiteinde om axiale krachten op te vangen die het draagvermogen van groefkogellagers overschrijden. Hun afmetingen zijn compatibel met de overeenkomstige radiale lagers met één rij die in de motor worden gebruikt, waardoor potentiële problemen bij het opnieuw ontwerpen van het ontwerp worden vermeden.
Door het gebruik van hoekcontactkogellagers in verticale motoren zijn ze bestand tegen aanzienlijke axiale krachten en behouden ze een evenwichtige positie tussen de rotor en de stator. Bij dergelijke toepassingen worden deze lagers meestal in paren geïnstalleerd om aan verschillende bedrijfsvereisten te voldoen. Door de lagers strategisch te positioneren, kan een axiale kracht worden uitgeoefend om het gewicht van de motorrotor te compenseren, wat resulteert in een stabiele axiale relatieve positie tussen de rotor en de stator.
Zowel ondersteunende als hangende configuraties van hoekcontactkogellagers bieden hun eigen uitdagingen tijdens de werking van de motor. Met name elke axiale beweging of trilling kan een instabiele werking en lawaai veroorzaken. Naast de axiale aanpassing van de afmetingen, worden de magnetische centra van de stator en de rotor, nadat de stroom is ingeschakeld, spontaan uitgelijnd onder invloed van elektromagnetische kracht.
Als het gaat om het kiezen van een motorlagerconfiguratie, kunnen verschillende maatregelen worden genomen. Deze omvatten het gebruik van gepaarde hoekcontactkogellagers om de axiale verplaatsing effectief te controleren, het gebruik van een ontwerp met drie lagers om de stabiliteit te verbeteren, en de implementatie van voldoende voorverplaatsing tussen de stator en de rotor. Het is echter belangrijk op te merken dat de hoeveelheid voorafgaande verplaatsing binnen aanvaardbare grenzen moet worden gehouden om nadelige effecten te voorkomen. Bovendien moet de unit tijdens opslag, transport en testen van verticale motoren in de juiste verticale positie worden gehouden om schade aan de lagers als gevolg van onjuiste blootstelling aan externe krachten te voorkomen.
Trillingsproblemen bij grote verticale motoren
We zullen ons nu concentreren op trillingsproblemen bij grote verticale pompmotoren. Dergelijke motoren hebben doorgaans aanzienlijke cilinderlagers en een totale hoogte, die rond de 1500 tpm werken. Toplagers maken doorgaans gebruik van glijlagers of wentellagers; trillingsproblemen van glijlagers houden echter doorgaans verband met aanpassingen van de geleidingsbussen en vallen daarom buiten het bestek van deze bespreking. We zullen ons richten op trillingsproblemen bij motoren met lagers in de bovenste positie, waarbij het ontwerp de motor, cilindersteun, pomphuis en inlaat-/uitlaatleidingen omvat.
De trillingsamplitude is maximaal aan de bovenkant van de motor en neemt geleidelijk af naar beneden met een duidelijk richtingspatroon. Tijdens droge motortests, wanneer de motor is aangesloten op het steunhuis maar niet op de pomprotor, is de dominante trillingsfrequentie hetzelfde als de rotatiesnelheid. Nadat de motor op de pomprotor is aangesloten, kan de dominante frequentie echter tot wel 2x verschuiven.
De motortrillingen nemen geleidelijk af met de hoogte en vertonen richtingskenmerken. De trillingsfrequentie kan aanzienlijk veranderen nadat de motor op de pomp is aangesloten. Problemen met motortrillingen kunnen bijvoorbeeld door verschillende factoren worden veroorzaakt: overmatige trillingen tijdens de eerste inbedrijfstelling, na vervanging of reparatie van de motor, of aanhoudende trillingen ondanks dat de pomprotor tijdens bedrijf is uitgeschakeld.
Motortrillingen kunnen afkomstig zijn van verschillende bronnen, waaronder de motor zelf, de steuncilinder, het pomphuis en de inlaat-/uitlaatleidingen.
Motortrillingen kunnen worden veroorzaakt door verschillende interne factoren. Onvoldoende balanceringsnauwkeurigheid is een cruciaal probleem, vooral bij steuncilindersystemen gekoppeld aan een motor waar de algehele stijfheid laag is. Zelfs een kleine onbalans kan aanzienlijke motortrillingen veroorzaken. Het verminderen van onbalans is echter vaak effectief bij het verminderen van trillingen. Bovendien draagt een onjuiste lagerinstallatie vaak bij aan motortrillingen. Wanneer bijvoorbeeld het bovenste lager de last draagt en het onderste lager ondersteuning en richting geeft, blijft de rotor hangen. Dit verklaart waarom het bovenste lager vaak als eerste kapot gaat. Het controleren van de belastingsverdeling van beide lagers kan dergelijke problemen voorkomen.
Onvoldoende stijfheid van de draagconstructie kan trillingsproblemen veroorzaken. Wanneer een motor op een draagconstructie wordt aangesloten, worden de inherente stijfheidsbeperkingen geleidelijk duidelijk. Om te bepalen of het probleem - in de motor of in de steunconstructie zit, kunnen afzonderlijke tests op een testbank worden uitgevoerd: één met de motor alleen, en een andere met de motor en de steunconstructie samen. Tegelijkertijd kan de impact worden verkleind door het versterken van de ondersteuning en het toepassen van aanpassingstechnieken.
Structurele resonantie in sommige motoren kan de trillingsniveaus aanzienlijk beïnvloeden. Uit veldtesten blijkt dat resonantiefrequenties de werking kunnen beïnvloeden over een bereik van ±160 tpm, en soms rechtstreeks van invloed zijn op de nominale snelheid. In dergelijke gevallen zijn experimentele verificatie en verbetering van de motornauwkeurigheid noodzakelijk om trillingen te verminderen. Structurele resonantie kan een aanzienlijk effect hebben op motortrillingen; Experimentele bevestiging en verbetering van de motorprecisie zijn nodig om dit effect te verminderen.
Bij het oplossen van trillingsproblemen is het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met verschillende factoren en gerichte maatregelen te nemen. Deze kunnen onder meer bestaan uit het verbeteren van de balanceringsnauwkeurigheid, het zorgen voor een algehele verticale uitlijning, het aanpassen van de lagerspeling, het toevoegen van tijdelijke steunen en het opnieuw ontwerpen van de trommelsteunstructuur. Bij het implementeren van tijdelijke ondersteuningsmaatregelen is het noodzakelijk ervoor te zorgen dat de ondersteuningspunten zich bovenaan de motor bevinden en dat de ondersteuningskracht dienovereenkomstig wordt aangepast om een aanzienlijke vermindering van trillingen te bereiken.
