Разбиране на масления вихър

Определение: Какво е маслен вихър?

Маслен вихър е вид самовъзбуждаща се, нестабилна вибрация, която възниква в машини, оборудвани с флуидно-филмови (плъзгащи) лагери, като големи турбини, компресори и помпи. Това е форма на флуидно-индуцирана нестабилност, при която масленият филм, поддържащ вала, започва да го избутва около лагерната хлабина с кръгово движение напред. Това „вихрово“ движение е... субсинхронен вибрация, което означава, че се появява с честота под скоростта на работа на машината (1X).

Характеристики на масления вихър

Масленият вихър има няколко отличителни и разпознаваеми характеристики в данните за вибрациите:

• Честота: Най-забележителната характеристика е пик на вибрации с голяма амплитуда при честота малко по-малка от половината на скоростта на движение, обикновено между 0,4X и 0,48X (т.е. от 40% до 48% на скоростта на въртене на вала). Например, в машина, работеща с 3000 об/мин (50 Hz), маслен вихър би се появил при приблизително 1200-1440 об/мин (20-24 Hz).
• Посока: Вибрацията е предимно радиална (хоризонтална и вертикална) и често е силно насочена.
• Орбитален график: Когато се гледа на орбитална диаграма от XY сонди за близост, масленият вихър изглежда като голяма, прецесираща напред и често изкривена (некръгла) орбита с един, добре дефиниран вътрешен контур.
• Поведение: Масленият вихър не е обвързан с определена скорост. Ако скоростта на машината се увеличи, честотата на вихъра също ще се увеличи, като винаги ще се поддържа характерното му съотношение от ~0,4X – 0,48X от новата скорост на работа. Това е ключово отличие от структурния резонанс, който възниква при фиксирана честота, независимо от скоростта на вала.

Механизмът: Как се получава масленият вихър?

Вихрушката от масло се причинява от динамиката на хидродинамичния маслен клин, който поддържа вала в лагер. При нормална работа въртящият се вал издърпва масло в клиновидна празнина, създавайки поле на налягане, което повдига и поддържа вала. Валът не е разположен в центъра на лагера, а е леко изместен.

Маслото в този клин също циркулира около лагера с приблизително половината от скоростта на вала. Ако лагерът е леко натоварен или има прекомерна хлабина, стабилизиращите сили могат да бъдат слаби. Малко смущение може да доведе до „захващане“ на вала от циркулиращия маслен филм, който след това започва да го избутва по кръгова траектория около лагера. Това създава самоподдържаща се вибрация, която може да нарасне до много високи амплитуди, често ограничени само от самата хлабина на лагера (т.е. валът започва да удря лагера).

Маслен камшик: По-тежката форма

Ако скоростта на машината се увеличи до точката, в която честотата на масления вихър (~0,4X – 0,48X) съвпада с една от собствените честоти на ротора (a критична скорост), състоянието става много по-тежко. Това се нарича масло камшик.

• Заключена честота: Вибрацията се „фиксира“ спрямо естествената честота на ротора и не се увеличава допълнително с увеличаване на скоростта на машината.
• Висока амплитуда: Резонансното състояние кара амплитудата на вибрациите да стане изключително висока и често разрушителна.
• Опасност: Масленият камшик е много опасно и нестабилно състояние, което може да доведе до катастрофална повреда на машината.

Често срещани причини и решения

• Причини: Леко натоварени лагери, прекомерна хлабина на лагерите, неправилен вискозитет на маслото (твърде нисък), високо налягане на маслото или конструкция на машината, която определя критична скорост приблизително два пъти по-висока от скоростта на работа.

– Решения: Решенията целят да разрушат нестабилния маслен филм. Това може да включва увеличаване на натоварването на лагерите, преминаване към различен вискозитет на маслото или препроектиране на лагерите, за да имат функции против вихрушка (напр. лагери с лимонов отвор, преграда под налягане или накланящи се тампони).

← Обратно към основния индекс