Vysvětlení subsynchronních a synchronních vibrací

Definice: Co je synchronní vibrace?

Synchronní vibrace je jakákoli vibrace, která se vyskytuje na frekvenci, která je celočíselným násobkem primární rychlosti otáčení stroje. Je „synchronizovaná“ s rotací hřídele. Toto je nejběžnější kategorie vibrací vyskytujících se ve strojích.

• Vibrace přesně při rychlosti chodu (1x) jsou synchronní.
• Vibrace při dvojnásobné (2x), trojnásobné (3x) rychlosti jízdy atd. jsou také synchronní vibrace, často označované jako „harmonické“ rychlosti jízdy.

Velká většina běžných poruch strojů, jako např. nevyváženost, nesouososta mechanická vůle, všechny se projevují jako synchronní vibrace. Například vibrace způsobené nevyvážeností budou vždy na úrovni 1x ot./min, a dokonale tak sledují jakékoli změny rychlosti stroje.

Definice: Co je to subsynchronní vibrace?

Subsynchronní vibrace je jakákoli vibrace, která se vyskytuje na frekvenci *nižší než* primární rychlost otáčení (1x). Předpona „sub-“ znamená „pod“. Přítomnost významných subsynchronních vibrací je často vážným varovným signálem, protože jsou obvykle způsobeny samobuzenými, nestabilními dynamickými jevy rotoru, spíše než jednoduchými mechanickými poruchami. Na rozdíl od synchronních vibrací je vynucovací funkce pro subsynchronní vibrace generována pohybem samotného rotoru.

Časté příčiny subsynchronních vibrací

Subsynchronní vibrace jsou hlavním problémem u vysokorychlostních turbínových strojů vybavených fluidními ložisky.

1. Olejový vír

Toto je nejběžnější forma subsynchronní nestability. Vyskytuje se u ložisek s fluidním filmem, když hydrodynamický olejový film, který nese hřídel, začne „vířit“ kolem ložiska a tlačí hřídel před sebe. To vytváří zřetelné vibrace s frekvencí přibližně 0,42 až 0,48násobek rychlosti běhu (0,42x – 0,48x)Víření oleje často závisí na zatížení a teplotě a může se objevit nebo zmizet se změnou podmínek stroje.

2. Olejový šlehač

Olejový vír je závažnější a nebezpečnější forma olejového víru. Dochází k němu, když se frekvence olejového víru shoduje s první vlastní frekvencí rotoru (kritické otáčky) a „uzamkne se na ní“. V takovém případě se může amplituda subsynchronních vibrací velmi zvětšit a se zvyšujícími se otáčkami nezmizí. Vibrace ve skutečnosti zůstanou na kritické frekvenci otáček rotoru, i když stroj dále zrychluje. Olejový vír je vysoce destruktivní stav, který vyžaduje okamžité vypnutí stroje.

3. Tření rotoru o stator

Tření mezi rotorem a stacionární součástí může někdy vyvolat subsynchronní vibrace. K tomu často dochází při celočíselných zlomcích otáček, jako například 0,5xSložka 0,5x je klasickým znakem tření, které „odráží“ rotor jednou za dvě otáčky.

Jak je rozlišit ve FFT spektru

Identifikace těchto složek ve spektru FFT je jednoduchá:

• Synchronní vrcholy: Hledejte vrchol 1x RPM (rychlost běhu) a všechny vrcholy, které spadají do přesných celočíselných násobků (2x, 3x atd.).
• Subsynchronní vrcholy: Hledejte jakékoli významné vrcholy, které se objevují na frekvenční ose *před* vrcholem 1x RPM. Vrchol kolem 45% provozních otáček je klasickým znakem olejového víření.

Proč je toto rozlišení zásadní

Rozlišování mezi synchronními a subsynchronními vibracemi je pro diagnostiku zásadně důležité:

• Synchronní problémy (jako je nevyváženost) jsou „vynucené vibrace“. Často je lze korigovat mechanickým nastavením, jako je vyvážení nebo zarovnání.
• Subsynchronní problémy (jako olejový šleh) jsou „samostatně buzené vibrace“ nebo nestability. Naznačují problém se základní konstrukcí nebo stavem systému rotor-ložisko a nelze je opravit vyvážením. Řešením může být změna konstrukce ložiska, změna teploty nebo tlaku oleje nebo přepracování rotoru.

Z tohoto důvodu je subsynchronní vrchol s vysokou amplitudou obecně považován za závažnější alarmový stav než synchronní vrchol s vysokou amplitudou.

← Zpět na hlavní index