Forklaring af subsynkron og synkron vibration

Definition: Hvad er synkron vibration?

Synkron vibration er enhver vibration, der opstår med en frekvens, der er et helt multiplum af maskinens primære rotationshastighed. Den er "synkroniseret" med akslens rotation. Dette er den mest almindelige kategori af vibrationer, der findes i maskiner.

• Vibration ved præcis kørehastigheden (1x) er synkron.
• Vibrationer ved dobbelt så høj løbehastighed (2x), tre gange så høj (3x) og så videre er også synkrone vibrationer, ofte omtalt som "harmoniske" i løbehastigheden.

Langt de fleste almindelige maskinfejl, som f.eks. ubalance, forskydning, og mekanisk løshed, manifesterer sig alle som synkron vibration. For eksempel vil vibrationen forårsaget af ubalance altid være ved 1x omdrejningstallet, hvilket perfekt sporer eventuelle ændringer i maskinens hastighed.

Definition: Hvad er subsynkron vibration?

Subsynkron vibration er enhver vibration, der opstår ved en frekvens, der er *mindre end* den primære rotationshastighed (1x). Præfikset "sub-" betyder "under". Tilstedeværelsen af betydelig subsynkron vibration er ofte et alvorligt advarselstegn, da det typisk er forårsaget af selvexciterede, ustabile rotordynamiske fænomener snarere end simple mekaniske fejl. I modsætning til synkron vibration genereres tvangsfunktionen for subsynkron vibration af selve rotorens bevægelse.

Almindelige årsager til subsynkron vibration

Subsynkrone vibrationer er et stort problem i højhastighedsturbomaskiner udstyret med væskefilmlejer.

1. Oliehvirvel

Dette er den mest almindelige form for subsynkron ustabilitet. Det forekommer i fluidfilmlejer, når den hydrodynamiske oliefilm, der understøtter akslen, begynder at "piske" rundt om lejet og skubber akslen foran sig. Dette skaber en tydelig vibration med en frekvens på cirka 0,42 til 0,48 gange løbehastigheden (0,42x – 0,48x)Oliehvirvel er ofte belastnings- og temperaturafhængig og kan opstå eller forsvinde, når maskinforholdene ændrer sig.

2. Oliepisk

Oliepisk er en mere alvorlig og farlig form for oliehvirvel. Det opstår, når oliehvirvelfrekvensen falder sammen med og "låser sig fast på" rotorens første naturlige frekvens (kritisk hastighed). Når dette sker, kan den subsynkrone vibrationsamplitude blive meget stor og vil ikke forsvinde med en stigning i hastigheden. Faktisk vil vibrationen forblive ved rotorens kritiske hastighedsfrekvens, selvom maskinen accelererer yderligere. Oliepisk er en meget destruktiv tilstand, der kræver en øjeblikkelig nedlukning af maskinen.

3. Rotor-til-stator-gnidning

En gnidning mellem rotoren og en stationær del kan undertiden forårsage subsynkron vibration. Dette forekommer ofte ved heltallige brøkdele af driftshastigheden, såsom 0,5x0,5x-komponenten er et klassisk tegn på en gnidning, der "hopper" rotoren en gang for hver anden omdrejning.

Sådan differentierer du dem i et FFT-spektrum

Det er ligetil at identificere disse komponenter i et FFT-spektrum:

• Synkrone toppe: Kig efter 1x RPM-toppen (løbehastigheden) og eventuelle toppe, der falder på eksakte heltalsmultipla (2x, 3x osv.).
• Subsynkrone toppe: Se efter eventuelle signifikante toppe, der vises på frekvensaksen *før* 1x RPM-toppen. En top omkring 45% af driftshastigheden er et klassisk tegn på oliehvirvel.

Hvorfor sondringen er afgørende

Det er fundamentalt vigtigt at skelne mellem synkron og subsynkron vibration for diagnosticering:

• Synkrone problemer (ligesom ubalance) er "tvungne vibrationer". De kan ofte korrigeres med mekaniske justeringer som afbalancering eller justering.
• Subsynkrone problemer (som oliepisk) er "selvexciterede vibrationer" eller ustabiliteter. De indikerer et problem med det grundlæggende design eller den grundlæggende tilstand af rotor-lejesystemet og kan ikke løses ved afbalancering. Løsningen kan involvere ændring af lejedesignet, ændring af olietemperaturen eller -trykket eller redesign af rotoren.

Af denne grund betragtes en subsynkron peak med høj amplitude generelt som en mere alvorlig alarmtilstand end en synkron peak med høj amplitude.

← Tilbage til hovedindekset