У недалекому минулому великі живильні насоси вітчизняного виробництва комплектувалися, переважно, зубчастими муфтами (MH). В останні роки існує тенденція заміни штатних зубчастих муфт живильних насосних агрегатів як з електро – так і з турбопріводом на муфти пружні пластинчасті (МУП), ініційована великими електрогенеруючими підприємствами України. Найбільші ТЕС України ведуть безперервну планомірну заміну МОЗ на МУП за вимогами механіків, на досвіді переконалися в очевидних перевагах останніх. Систематизуємо основні переваги МУП.
- Радикальне зниження статичних і динамічних навантажень на опори з’єднуються валів
зубчаста муфта, володіє рухливістю у всіх напрямках в ненавантаженому стані, при навантаженні крутним моментом створює значні осьові і радіальні сили і моменти реакції на відносні зміщення з’єднуються валів за рахунок сил тертя в зачепленні. причому:
- величина реакцій велика, оскільки обумовлена великими величинами зусиль в зачепленні, передавальних крутний момент
- значні реакції виникають вже при найменших, порядку мікрометрів, зсувах валів;
- при обертанні валів реакції носять імпульсний, ударний характер, оскільки обумовлені нелінійними силами сухого тертя (навіть при нормальній мастилі).
Наслідком дії цих факторів є великі радіальні і осьові навантаження на опори з’єднуються валів, причому динамічного, ударного характеру. Такі навантаження призводять до зниження надійності та ресурсу, практично швидкого виходу з ладу опорних підшипникових вузлів.
Пружна пластинчаста муфта компенсує відносні зміщення валів виключно за рахунок пружних деформацій пакетів пружних елементів, тому:
- величина реакцій на радіальні, кутові і осьові зміщення валів незначна;
- реакції незначні навіть при істотних розцентровки валів;
- реакції мають статичний характер, динамічна складова практично відсутня.
Таким чином, застосування МУП забезпечує радикальне зниження статичних і динамічних навантажень на опори з’єднуються валів, яке веде до підвищення надійності та ресурсу опор роторів (а побічно – і ущільнень за рахунок зниження осьових і радіальних переміщень ротора).
- Зниження вібрацій і шуму
Зниження динамічних навантажень на сполучаються вали і їх опори при заміні МОЗ на МУП, призводить до суттєвого зменшення вібрацій машин. Виконана «НТК» обробка результатів вибромониторинга понад 100 відцентрових насосних агрегатів різних типів, в яких проводилися заміни муфт, дає наступні статистичні результати.
Середні значення параметрів вібрацій на опорах насосів
| № | Напрямок та точка вимірювання | Найменування параметра вібрації | початкове значення (зубчаста муфта) | Значення після заміни муфти на пружну пластинчатую | Зниження параметра вібрації після заміни муфти, рази | ||||||
| 1 | Верт. напрямок двигуна т.№1 | СКЗ віброшвидкості | 1,7 | 1,1 | 1,55 | ||||||
| ПІК виброшвидкості (до 1000 Гц) | 4,8 | 1,6 | 3,00 | ||||||||
| 2 | Верт. напрямок двигуна т.№2 | СКЗ віброшвидкості | 2,3 | 1,6 | 1,44 | ||||||
| ПІК виброшвидкості | 5,5 | 2,0 | 2,75 | ||||||||
| 3 | Горизонтальний напрямок двигуна т.№1 | СКЗ віброшвидкості | 2,2 | 1,6 | 1,38 | ||||||
| СКЗ віброприскорення | 5,37 | 0,71 | 7,56 | ||||||||
| ПІК виброскорости | 5,1 | 2,2 | 2,32 | ||||||||
| 4 | Горизонтальний напрямок двигуна т.№2 | СКЗ віброшвидкості | 2,5 | 1,7 | 1,47 | ||||||
| СКЗ віброприскорення | 11,0 | 1,33 | 8,27 | ||||||||
| ПІК віброшвидкості | 6,4 | 2,25 | 2,84 | ||||||||
| 5 | Осьовий напрямок двигуна т.№2 | СКЗ віброшвидкості | 1,6 | 1,4 | 1,14 | ||||||
| ПІК віброшвидкості | 4,8 | 1,9 | 2,53 | ||||||||
| 6 | Верт. напрямок насоса т.№3 | СКЗ віброшвидкості | 4,1 | 0,9 | 4,56 | ||||||
| ПІК віброшвидкості | 11,4 | 1,3 | 8,77 | ||||||||
| 7 | Верт. напрямок насоса т.№4 | СКЗ віброшвидкості | 3,6 | 0,9 | 4,00 | ||||||
| ПІК віброшвидкості | 9,9 | 1,3 | 7,62 | ||||||||
| 8 | Горизонтальний напрямок насоса т.№3 | СКЗ віброшвидкості | 2,7 | 1,2 | 2,25 | ||||||
| СКЗ віброприскорення | 6,13 | 2,8 | 2,19 | ||||||||
| ПІК віброшвидкості | 8,4 | 1,7 | 4,94 | ||||||||
| 9 | Горизонтальний напрямок насоса т.№4 | СКЗ віброшвидкості | 1,8 | 1,0 | 1,80 | ||||||
| СКЗ віброприскорення | 4,6 | 1,2 | 3,83 | ||||||||
| ПІК віброшвидкості | 5,7 | 1,3 | 4,38 | ||||||||
| 10 | Осьовий напрямок насоса т.№3 | СКЗ віброшвидкості | 2,1 | 1,0 | 2,1 | ||||||
| ПІК віброшвидкості | 7,4 | 1,4 | 5,29 |
Коментарі до наведених результатів:
- застосування МУП веде до істотного зниження параметрів вібрації;
- зниження пікових значень віброшвидкості та середньоквадратичних значень (СКЗ) vibrouskoreniâ середньому, в 4-5 раз, є підтвердженням радикального зниження динамічних складових навантажень на вали машин з боку МУП в порівнянні з МЗ;
- зниження величини СКЗ віброшвидкості в середньому, більш ніж в 2 рази, в деяких випадках дозволить «втиснути» агрегат в жорсткі міжнародні норми по допускаються показниками виброскорости.
- Стабільна довгострокова збалансованість МУП.
Рухливі з’єднання сполучених частин зубчастих муфт виробляються по посадкам з зазором. Радіальний зазор або люфт призводить до невизначеності взаємного радіального положення проставки муфти щодо полумуфт з обох сторін і, як наслідок, к дисбалансу, випадковому по величині і напрямку. Випадковий характер величини і напрямки дисбалансу, змінюється від пуску до пуску, не дає можливості ні відбалансувати муфту в зборі, ні компенсувати його навіть способом «підбалансуванням у власних опорах».
наприклад, маса проставки зубчастої муфти насоса ПЕ 580-195 становить 80 кг, а можливий радіальний люфт в зубчастих з’єднаннях – до 227 мкм ( ! ). дисбаланс, обумовлений випадковим зміщенням центру мас проставки на величину радіального люфту, може скласти для введеної в експлуатацію муфти до 9080 г * мм, а клас точності балансування муфти в зборі при масі напівмуфти 30-45 кг і частоті обертання 3000 об / хв не може бути гарантований краще G40 ( ! ) відповідно до ДСТУ ISO 1940-1-2007.
але при роботі муфти, супроводжується тертям в зубчастому зачепленні, незалежно від способу його центрування, неминучий знос і наростаюче збільшення радіального люфту, яке призведе до наростаючого підвищення незбалансованості муфти і зростання вібрації агрегату.
На відміну від зубчастої, в пружною пластинчастої муфти взаємна центрування частин здійснюється точними посадками по гладким циліндричним поверхням і не порушується в процесі експлуатації. наприклад, для муфти МУП2-2100, застосовуваної в тому ж агрегаті з насосом ПЕ 580-195, можливий дисбаланс обмежується величиною 1200 г * мм, а клас точності балансування може бути досягнутий на рівні G2,5.
- Муфта МУП має стабільну характеристику залежності осьової сили від величини осьового зміщення валів, практично не залежить від переданого моменту, що забезпечує гарантовану пружну осьову центрування з’єднуються валів. Це особливо важливо для великих поживних агрегатів, так як в великих електродвигунах з опорами ковзання, як правило, відсутні опорні вузли, що в поєднанні із застосуванням зубчастих муфт призводить до типових проблем з неконтрольованим осьовим ходом роторів двигунів – тертям в осьових обмежувальних буртах, їх зносом, спрацювання автоматики по перегріву і т.п.
- підвищені надійність, ресурс і експлуатаційні характеристики муфти МУП.
При проектуванні МУП прочностной розрахунок проводиться на необмежений ресурс, а відсутність зношуються деталей дозволяє припустити реальність досягнення ресурсу муфти без ремонту, рівного ресурсу агрегату з урахуванням поточних і капітальних ремонтів. За даними нашого підприємства, при дотриманні паспортних умов експлуатації, більшість наших муфт МУП справно працюють з самого початку їх виробництва в 1995 році без заміни пружних елементів і інших деталей. Таким чином, крім можливого зниження вартості життєвого циклу самої муфти МУП, заміна МОЗ на МУП призведе до деякого поліпшення показників надійності агрегату.
Перевагою муфт МУП є також відсутність необхідності мастила і будь-якого обслуговування в процесі експлуатації, за винятком періодичного огляду стану пружних елементів під час планового обслуговування агрегату.
Таким чином, впровадження МУП в поживних насосах замість МОЗ ми вважаємо за доцільне, оскільки воно веде до поліпшення важливих технічних характеристик насосних агрегатів в цілому.