فهم احتكاك الدوار في الآلات الدوارة
التعريف: ما هو فرك الدوار؟
فرك الدوار (وتُسمى أيضًا الاحتكاك أو تلامس الدوار بالثابت) هي حالة تلامس فيها المكونات الدوارة للآلة بشكل متقطع أو مستمر مع أجزاء ثابتة مثل الأختام، أو أغطية المحامل، أو جدران الغلاف. يُولّد هذا التلامس قوى احتكاك، ويولد حرارة، وينتج اهتزازات مميزة. اهتزاز الأنماط التي يمكن أن تتفاقم بسرعة إلى فشل كارثي إذا لم يتم التعامل معها على الفور.
يعتبر احتكاك الدوار خطيرًا بشكل خاص لأن التلامس يمكن أن يخلق حلقة تغذية مرتدة إيجابية: الاهتزاز يسبب الاحتكاك، والاحتكاك يولد الحرارة، والحرارة تسبب القوس الحراري, يزيد القوس الحراري من الاهتزاز، مما يسبب احتكاكًا أقوى. هذا الدوران الحلزوني قادر على تدمير الآلة في دقائق إذا لم يُوقف.
أنواع احتكاك الدوار
1. فرك خفيف (اتصال متقطع)
- اتصال قصير وعرضي أثناء دورات الانحراف القصوى
- قد يحدث فقط عند سرعات أو ظروف تشغيل معينة
- ينتج طفرات اهتزازية متقطعة وغير منتظمة
- في كثير من الأحيان في الأختام أو الخلوص المتاهة
- يمكن التسامح معه لفترة وجيزة ولكنه يشير إلى وجود مشكلة تتطلب التصحيح
2. الاحتكاك الجزئي (اتصال ضوئي مستمر)
- اتصال مستمر ولكن بقوة احتكاك خفيفة
- يحافظ الدوار على الدوران أثناء كشط السطح الثابت
- يولد اهتزازات متزامنة أو شبه متزامنة مستمرة
- ينتج حرارة وتآكل الحطام
- يمكن أن يتطور الأمر إلى فرك شديد إذا لم يتم تصحيحه
3. فرك شديد (اتصال حلقي كامل)
- يتلامس الدوار مع الجزء الثابت حول جزء كامل أو كبير من المحيط
- قوى احتكاك عالية جدًا
- ارتفاع سريع في درجة الحرارة (مئات الدرجات في دقائق)
- اهتزاز شديد وفوضوي في كثير من الأحيان
- يمكن أن يؤدي إلى نوبة الدوار أو فشل كارثي
- يتطلب إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ الفورية
الأماكن الشائعة للفرك
- أختام المتاهة: تؤدي الخلوصات الضيقة إلى حدوث احتكاكات شائعة بين الختم
- محامل الاحتفاظ: محامل الطوارئ المصممة للإمساك بالعمود أثناء الأحداث الشديدة
- أختام مكبس التوازن: في الضواغط والمضخات متعددة المراحل
- أغشية بين المراحل: في التوربينات
- غلاف المحمل: الحالات الشديدة التي يلامس فيها العمود غطاء المحمل
- أكمام العمود: الأكمام الواقية في مواقع الختم
أسباب احتكاك الدوار
اهتزاز مفرط
- شديد عدم التوازن تسبب في انحراف كبير في العمود
- عدم المحاذاة إنشاء حركة العمود
- تعمل في السرعة الحرجة مع التضخيم الرنان
- عدم استقرار الدوار (سوط الزيت، دوامة البخار)
عدم كفاية التخليص
- تجميع غير صحيح يترك خلوصًا شعاعيًا غير كافٍ
- النمو الحراري يقلل الخلوص أثناء عملية الإحماء
- تآكل المحمل مما يسمح بحركة مفرطة للعمود
- استقرار الأساس مما يجعل الأجزاء الثابتة أقرب إلى الدوار
الأحداث العابرة
- المرور عبر السرعة الحرجة أثناء بدء التشغيل/التباطؤ
- تغيرات الحمل تسبب انحرافًا مفاجئًا للعمود
- أحداث الرحلة أو التوقفات الطارئة
- ظروف السرعة الزائدة
توقيعات الاهتزاز لاحتكاك الدوار
الأنماط المميزة
- المكونات الفرعية المتزامنة: الترددات أقل من 1× (غالبًا 1/2×، 1/3×، 1/4×) من الدوران الخلفي أثناء الاحتكاك
- التوافقيات المتعددة: 1×، 2×، 3×، 4× بسبب قوى الاحتكاك غير الخطية
- السلوك غير المنتظم: تغييرات مفاجئة في السعة والتردد
- ضوضاء النطاق العريض: مكونات عشوائية عالية التردد ناتجة عن الاحتكاك والصدمات
- عدم استقرار الطور: زوايا الطور تختلف بشكل غير منتظم
خصائص الطيف
- العديد من القمم في الرتب الكسرية والمتعددة
- مستوى ضوضاء مرتفع من الصدمات العشوائية
- يتغير الطيف بسرعة وبشكل غير متوقع
- مخططات الشلالات إظهار مكونات التردد التي تظهر وتختفي
تحليل المدار
مدار العمود الأنماط أثناء الاحتكاك مميزة للغاية:
- أشكال مدارية غير منتظمة ومشوهة
- الزوايا الحادة أو البقع المسطحة حيث يحدث التلامس
- يتغير شكل المدار مع تغير شدة الاحتكاك
- غالبًا ما يظهر مكونات التقدم العكسي (الخلفي)
العواقب والأضرار
التأثيرات الفورية
- التسخين بالاحتكاك: يؤدي التلامس إلى توليد حرارة محلية شديدة (300-600 درجة مئوية ممكنة)
- القوس الحراري: يؤدي التسخين غير المتماثل إلى انحناء العمود، مما يزيد من شدة الاحتكاك
- يرتدي: المواد التي تمت إزالتها من أسطح العمود والجزء الثابت
- توليد الحطام: جزيئات التآكل تلوث المحامل والأختام
الضرر الثانوي
- تدمير الختم: أسنان فقمة المتاهة مهترئة أو مكسورة
- الحمل الزائد على المحمل: زيادة الأحمال والتسخين من قوى الاحتكاك
- قوس العمود الدائم: يمكن أن يؤدي التسخين الشديد إلى تشوه البلاستيك
- تسجيل العمود: الأخاديد المتآكلة في سطح العمود
الفشل الكارثي
- نوبة العمود الفقري: قفل كامل من الاحتكاك الشديد
- كسر العمود: المنطقة المتأثرة بالحرارة تسبب بداية التشقق
- انخفاض الدوار: يؤدي فشل المحمل الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة إلى سقوط الدوار على محامل التثبيت أو الغلاف
- خطر الحريق: يمكن للحطام الساخن أو الشرر أن يشعل المواد القابلة للاشتعال
الكشف والتشخيص
مؤشرات تحليل الاهتزاز
- ظهور مفاجئ لمكونات متعددة غير متزامنة
- أنماط الاهتزاز غير المنتظمة وغير القابلة للتكرار
- ارتفاعات حادة في مستوى الاهتزاز العام
- تغيرات في الاهتزاز فورًا بعد تغير السرعة
- أنماط مدارية غير عادية ذات ميزات حادة
الأدلة المادية
- الغبار المعدني أو الجسيمات في أغلفة المحامل
- علامات تآكل مرئية أو تسجيل على أسطح العمود المكشوفة
- مكونات الختم التالفة أو البالية
- ارتفاع درجة حرارة المحمل
- أصوات كشط أو طحن مسموعة
الاستجابة للطوارئ
في حالة الاشتباه في احتكاك الدوار أثناء التشغيل:
- تقييم الخطورة: قد يسمح الاحتكاك الخفيف بالإيقاف المتحكم فيه؛ بينما يتطلب الاحتكاك الشديد إيقافًا طارئًا فوريًا
- تقليل السرعة: إذا كان ذلك ممكنًا، قم بتقليل السرعة تدريجيًا أثناء مراقبة الاهتزاز
- مراقبة درجات الحرارة: تشير درجات حرارة المحمل المرتفعة إلى تدهور الحالة
- إغلاق الطوارئ: إذا استمر الاهتزاز في التزايد أو ارتفعت درجات الحرارة بسرعة
- لا تعيد التشغيل: حتى يتم التحقق من الموافقات وتحديد موقع الاحتكاك
- حدث الوثيقة: تسجيل بيانات الاهتزاز ودرجات الحرارة والسرعات للتحليل
الوقاية والتخفيف
تدابير التصميم
- خلوص شعاعي كافٍ في جميع مواقع الاحتكاك المحتملة
- حساب النمو الحراري في تصميم التخليص
- استخدم الطلاءات القابلة للتآكل في مواقع الختم لتقليل الضرر الناتج عن الاحتكاكات الخفيفة
- قم بتثبيت محامل التثبيت للحد من الانحراف أثناء الأحداث الشديدة
التدابير التشغيلية
- الحفاظ على الخير توازن لتقليل انحراف العمود
- ضمان محاذاة الدقة
- اتبع إجراءات الإحماء المناسبة لإدارة النمو الحراري
- تجنب التشغيل بسرعات حرجة
- مراقبة الاهتزازات بشكل مستمر على المعدات الحرجة
المراقبة والحماية
- قم بتثبيت أجهزة إنذار الاهتزاز التي تم ضبطها أسفل مستويات عتبة الاحتكاك
- مراقبة درجات حرارة المحمل والختم
- استخدم مجسات القرب لتتبع موضع العمود والمسافات الفاصلة
- تنفيذ إيقاف التشغيل التلقائي في حالة الاهتزاز المفرط
يُمثل احتكاك الدوار حالة طارئة تتطلب عناية فورية. يُعد فهم أسبابه، والتعرف على بصماته الاهتزازية المميزة، وتطبيق إجراءات الوقاية والحماية المناسبة، أمرًا أساسيًا للتشغيل الآمن للآلات الدوارة، وخاصةً في المعدات عالية السرعة أو ذات الخلوص الأرضي الضيق مثل التوربينات والضواغط.
فئات:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 