Comparados aos motores horizontais, os motores verticais, especialmente os grandes, possuem um sistema de rolamento especial que utiliza rolamentos de esferas de contato angular em uma extremidade. Devido-ao design exclusivo dos rolamentos de esferas de contato angular, é imperativo que os rolamentos nunca sejam instalados na direção inversa, pois isso causará falha imediata. Se os rolamentos não forem instalados corretamente ou se ficarem desalinhados axialmente enquanto o motor estiver funcionando, isso poderá causar vibrações anormais e ruídos incomuns.
Problemas de ruído em motores verticais
Os motores verticais, especialmente os grandes, apresentam um projeto de rolamento especial que geralmente é equipado com rolamentos de esferas de contato angular em uma extremidade. Este projeto de rolamento de precisão pode ser danificado se for orientado incorretamente durante a montagem. Além disso, a instalação inadequada do rolamento ou o deslocamento axial durante a operação do motor podem causar vibrações e ruídos anormais.
Os rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira são projetados especificamente para suportar cargas combinadas, permitindo-lhes suportar forças axiais significativas em uma direção. Em motores verticais, esses rolamentos são normalmente usados na extremidade de extensão sem eixo para lidar com forças axiais que excedem a capacidade de carga dos rolamentos rígidos de esferas. Suas dimensões são compatíveis com os correspondentes rolamentos radiais de uma carreira utilizados no motor, evitando possíveis problemas encontrados no redesenho do projeto.
A utilização de rolamentos de esferas de contato angular em motores verticais permite-lhes suportar forças axiais significativas e manter uma posição equilibrada entre o rotor e o estator. Nessas aplicações, esses rolamentos são geralmente instalados em pares para atender a diferentes requisitos operacionais. Ao posicionar estrategicamente os rolamentos, uma força axial pode ser aplicada para contrabalançar o peso do rotor do motor, resultando em uma posição relativa axial estável entre o rotor e o estator.
As configurações de suporte e suspensas dos rolamentos de esferas de contato angular apresentam seus próprios desafios durante a operação do motor. Em particular, qualquer movimento axial ou vibração pode causar operação instável e ruído. Além da correspondência dimensional axial, após a aplicação da energia, os centros magnéticos do estator e do rotor se alinham espontaneamente sob a influência da força eletromagnética.
Quando se trata de escolher uma configuração de rolamento de motor, diversas medidas podem ser tomadas. Isso inclui o uso de rolamentos de esferas de contato angular emparelhados para controlar efetivamente o deslocamento axial, o uso de um projeto de três rolamentos para melhorar a estabilidade e a implementação de pré-deslocamento adequado entre o estator e o rotor. Contudo, é importante notar que a quantidade de pré-deslocamento deve ser controlada dentro de limites aceitáveis para evitar efeitos adversos. Além disso, durante o armazenamento, transporte e teste de motores verticais, a unidade deve ser mantida na posição vertical correta para evitar danos aos rolamentos devido à exposição inadequada a forças externas.
Problemas de vibração em grandes motores verticais
Vamos agora nos concentrar nos problemas de vibração em grandes motores de bombas verticais. Esses motores normalmente possuem rolamentos de cilindro e altura total significativos, operando a cerca de 1.500 rpm. Os rolamentos superiores normalmente usam rolamentos lisos ou antifricção; entretanto, os problemas de vibração dos rolamentos deslizantes estão normalmente associados aos ajustes das buchas-guia e, portanto, estão além do escopo desta discussão. Iremos nos concentrar nos problemas de vibração em motores com rolamentos na posição superior, cujo projeto inclui o motor, o suporte do cilindro, a carcaça da bomba e a tubulação de admissão/exaustão.
A amplitude de vibração é máxima na parte superior do motor e diminui gradualmente para baixo com um padrão direcional claro. Durante o teste do motor seco, quando o motor está conectado à carcaça de suporte, mas não ao rotor da bomba, a frequência de vibração dominante é igual à velocidade de rotação. Entretanto, após conectar o motor ao rotor da bomba, a frequência dominante pode mudar em até 2X.
A vibração do motor diminui gradualmente com a altitude, exibindo características direcionais. A frequência de vibração pode mudar significativamente após conectar o motor à bomba. Por exemplo, problemas de vibração do motor podem ser causados por vários fatores: vibração excessiva durante o comissionamento inicial, após a substituição ou reparo do motor, ou vibração persistente apesar do rotor da bomba estar desligado durante a operação.
A vibração do motor pode vir de diversas fontes, incluindo o próprio motor, o cilindro de suporte, a carcaça da bomba e as linhas de admissão/exaustão.
A vibração do motor pode ser causada por vários fatores internos. A precisão de balanceamento insuficiente é um problema crítico, especialmente em sistemas de cilindros de suporte acoplados a um motor onde a rigidez geral é baixa. Mesmo um ligeiro desequilíbrio pode causar vibrações significativas no motor. No entanto, a redução do desequilíbrio é muitas vezes eficaz na mitigação da vibração. Além disso, a instalação inadequada dos rolamentos muitas vezes contribui para a vibração do motor. Por exemplo, quando o rolamento superior suporta a carga e o rolamento inferior fornece suporte e direção, o rotor permanece suspenso. Isso explica por que o rolamento superior costuma ser o primeiro a falhar. Verificar a distribuição de carga de ambos os rolamentos pode evitar tais problemas.
A rigidez insuficiente da estrutura de suporte pode causar problemas de vibração. Quando um motor é conectado a uma estrutura de suporte, suas limitações de rigidez inerentes tornam-se gradualmente aparentes. Para determinar se o problema - está no motor ou na estrutura de suporte, testes separados podem ser realizados em uma bancada de testes: um com o motor sozinho e outro com o motor e a estrutura de suporte juntos. Ao mesmo tempo, o impacto pode ser reduzido através do reforço do apoio e da aplicação de técnicas de ajustamento.
A ressonância estrutural em alguns motores pode afetar significativamente os níveis de vibração. Os testes de campo mostram que as frequências ressonantes podem afetar a operação em uma faixa de ±160 rpm, às vezes afetando diretamente a velocidade nominal. Nesses casos, a verificação experimental e a melhoria da precisão do motor são necessárias para reduzir a vibração. A ressonância estrutural pode ter um efeito significativo na vibração do motor; A confirmação experimental e a melhoria da precisão do motor são necessárias para reduzir este efeito.
Ao resolver problemas de vibração, é necessário levar em consideração vários fatores de forma abrangente e tomar medidas específicas. Isso pode incluir melhorar a precisão do balanceamento, garantir o alinhamento vertical geral, ajustar as folgas dos rolamentos, adicionar suportes temporários e redesenhar a estrutura de suporte do tambor. Ao implementar medidas de apoio temporárias, é necessário garantir que os pontos de apoio estejam localizados na parte superior do motor e que a força de apoio seja ajustada em conformidade para obter uma redução significativa da vibração.
