شرح الاهتزازات المتزامنة وشبه المتزامنة

التعريف: ما هو الاهتزاز المتزامن؟

الاهتزاز المتزامن هو أي اهتزاز يحدث بتردد يساوي عددًا صحيحًا مضاعفًا لسرعة دوران الآلة الرئيسية. وهو متزامن مع دوران العمود. وهذا هو أكثر أنواع الاهتزاز شيوعًا في الآلات.

• الاهتزاز عند سرعة التشغيل (1x) متزامن تمامًا.
• الاهتزاز عند سرعة الجري المضاعفة (2x)، وثلاث مرات (3x)، وهكذا، هي أيضًا اهتزازات متزامنة، وغالبًا ما يشار إليها باسم "التوافقيات" لسرعة الجري.

الغالبية العظمى من أعطال الآلات الشائعة، مثل عدم التوازن, عدم المحاذاة، و الارتخاء الميكانيكيتظهر جميعها كاهتزازات متزامنة. على سبيل المثال، يكون الاهتزاز الناتج عن عدم التوازن دائمًا بسرعة 1x دورة في الدقيقة، مما يتتبع بدقة أي تغيرات في سرعة الآلة.

التعريف: ما هو الاهتزاز دون التزامن؟

الاهتزاز دون التزامن هو أي اهتزاز يحدث بتردد أقل من سرعة الدوران الرئيسية (1x). البادئة "sub-" تعني "أدنى". غالبًا ما يكون وجود اهتزاز دون التزامن ملحوظًا علامة تحذيرية خطيرة، إذ ينتج عادةً عن ظواهر ديناميكية ذاتية الإثارة وغير مستقرة للدوار، وليس عن أعطال ميكانيكية بسيطة. على عكس الاهتزاز المتزامن، تتولد دالة التأثير للاهتزاز دون التزامن من حركة الدوار نفسه.

الأسباب الشائعة للاهتزازات دون التزامن

تشكل الاهتزازات دون التزامن مصدر قلق كبير في الآلات التوربينية عالية السرعة المجهزة بمحامل أغشية السوائل.

1. دوامة الزيت

هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا لعدم الاستقرار دون التزامن. يحدث في محامل الغشاء السائل عندما يبدأ الغشاء الزيتي الهيدروديناميكي الذي يدعم العمود بالتحرك حول المحمل، دافعًا العمود أمامه. يُحدث هذا اهتزازًا واضحًا بتردد يقارب 0.42 إلى 0.48 مرة سرعة الجري (0.42x – 0.48x)غالبًا ما يعتمد دوران الزيت على الحمل ودرجة الحرارة وقد يظهر أو يختفي مع تغير ظروف الماكينة.

2. كريمة الزيت

اهتزاز الزيت هو شكل أكثر شدة وخطورة من دوامة الزيت. يحدث عندما يتزامن تردد دوران الزيت مع التردد الطبيعي الأول للدوار (السرعة الحرجة) ويستقر عليه. عند حدوث ذلك، يمكن أن تتزايد سعة الاهتزاز دون التزامن بشكل كبير ولا تختفي مع زيادة السرعة. في الواقع، سيبقى الاهتزاز عند تردد السرعة الحرجة للدوار حتى مع زيادة تسارع الآلة. يُعد اهتزاز الزيت حالة مدمرة للغاية تتطلب إيقاف تشغيل الآلة فورًا.

3. احتكاك الدوار بالجزء الثابت

قد يُسبب الاحتكاك بين الدوار والجزء الثابت اهتزازًا دون التزامن. يحدث هذا غالبًا عند كسور صحيحة من سرعة التشغيل، مثل: 0.5x. إن مكون 0.5x هو علامة كلاسيكية على الاحتكاك الذي "يرتد" للدوار مرة كل دورتين.

كيفية التمييز بينهما في طيف FFT

إن تحديد هذه المكونات في طيف FFT أمر بسيط:

• القمم المتزامنة: ابحث عن ذروة 1x RPM (سرعة التشغيل) وأي ذروات تقع على مضاعفات عددية صحيحة دقيقة (2x، 3x، وما إلى ذلك).
• القمم الفرعية المتزامنة: ابحث عن أي قمم ملحوظة تظهر على محور التردد قبل ذروة 1x RPM. تُعد الذروة عند حوالي 45% من سرعة التشغيل علامةً واضحةً على دوران الزيت.

لماذا يعتبر التمييز أمرا بالغ الأهمية

إن التمييز بين الاهتزاز المتزامن والاهتزاز شبه المتزامن أمر مهم للغاية للتشخيص:

• القضايا المتزامنة (مثل عدم التوازن) هي "اهتزازات قسرية". يمكن تصحيحها غالبًا بتعديلات ميكانيكية مثل التوازن أو المحاذاة.
• مشاكل عدم التزامن (مثل سوط الزيت) هي "اهتزازات ذاتية الإثارة" أو عدم استقرار. تشير هذه الاهتزازات إلى وجود مشكلة في التصميم الأساسي أو حالة نظام المحمل الدوار، ولا يمكن حلها بالموازنة. قد يشمل الحل تغيير تصميم المحمل، أو تعديل درجة حرارة الزيت أو ضغطه، أو إعادة تصميم الدوار.

ولهذا السبب، تعتبر الذروة الفرعية المتزامنة ذات السعة العالية بشكل عام حالة إنذار أكثر خطورة من الذروة المتزامنة ذات السعة العالية.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي