Κατανόηση του στροβιλισμού λαδιού

Ορισμός: Τι είναι η Δίνη λαδιού;

Στροβιλισμός λαδιού είναι ένας τύπος αυτοδιεγερμένης, ασταθούς δόνησης που εμφανίζεται σε μηχανήματα εξοπλισμένα με ρουλεμάν ρευστού φιλμ (σπειροειδούς), όπως μεγάλες τουρμπίνες, συμπιεστές και αντλίες. Είναι μια μορφή αστάθειας που προκαλείται από ρευστό, όπου η μεμβράνη λαδιού που στηρίζει τον άξονα αρχίζει να ωθεί τον άξονα γύρω από το διάκενο του ρουλεμάν με κυκλική κίνηση προς τα εμπρός. Αυτή η «στροβιλιζόμενη» κίνηση είναι μια υποσύγχρονος δόνηση, που σημαίνει ότι εμφανίζεται σε συχνότητα κάτω από την ταχύτητα λειτουργίας του μηχανήματος (1X).

Χαρακτηριστικά του στροβιλισμού λαδιού

Ο στροβιλισμός λαδιού έχει πολλά διακριτά και αναγνωρίσιμα χαρακτηριστικά στα δεδομένα κραδασμών:

• Συχνότητα: Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι μια κορυφή δόνησης μεγάλου πλάτους σε συχνότητα ελαφρώς μικρότερη από το μισό της ταχύτητας λειτουργίας, συνήθως μεταξύ 0,4X και 0,48X (δηλαδή, 40% έως 48% της ταχύτητας περιστροφής του άξονα). Για παράδειγμα, σε μια μηχανή που λειτουργεί στις 3000 σ.α.λ. (50 Hz), ο στροβιλισμός λαδιού θα εμφανιζόταν περίπου στις 1200-1440 σ.α.λ. (20-24 Hz).
• Κατεύθυνση: Η δόνηση είναι κυρίως ακτινική (οριζόντια και κάθετη) και συχνά είναι ιδιαίτερα κατευθυντική.
• Διάγραμμα τροχιάς: Όταν παρατηρείται σε ένα διάγραμμα τροχιάς από ανιχνευτές εγγύτητας XY, ο πετρελαϊκός στρόβιλος εμφανίζεται ως μια μεγάλη, προς τα εμπρός μεταπτωτική και συχνά παραμορφωμένη (μη κυκλική) τροχιά με έναν μόνο, καλά καθορισμένο εσωτερικό βρόχο.
• Συμπεριφορά: Η δίνη λαδιού δεν συνδέεται με μια συγκεκριμένη ταχύτητα. Εάν αυξηθεί η ταχύτητα του μηχανήματος, θα αυξηθεί και η συχνότητα της δίνης, διατηρώντας πάντα την χαρακτηριστική της αναλογία ~0,4X – 0,48X της νέας ταχύτητας λειτουργίας. Αυτός είναι ένας βασικός διαφοροποιητής από έναν δομικό συντονισμό, ο οποίος εμφανίζεται σε μια σταθερή συχνότητα ανεξάρτητα από την ταχύτητα του άξονα.

Ο Μηχανισμός: Πώς συμβαίνει η δίνη λαδιού;

Η δίνη λαδιού προκαλείται από τη δυναμική της υδροδυναμικής σφήνας λαδιού που στηρίζει τον άξονα σε ένα ρουλεμάν στροφέα. Υπό κανονική λειτουργία, ο περιστρεφόμενος άξονας τραβάει λάδι σε ένα σφηνοειδές κενό, δημιουργώντας ένα πεδίο πίεσης που ανυψώνει και στηρίζει τον άξονα. Ο άξονας δεν βρίσκεται στο κέντρο του ρουλεμάν, αλλά είναι ελαφρώς μετατοπισμένος.

Το λάδι σε αυτήν τη σφήνα κυκλοφορεί επίσης γύρω από το ρουλεμάν με περίπου τη μισή ταχύτητα του άξονα. Εάν το ρουλεμάν είναι ελαφρώς φορτωμένο ή έχει υπερβολικό διάκενο, οι δυνάμεις σταθεροποίησης μπορεί να είναι ασθενείς. Μια μικρή διαταραχή μπορεί να προκαλέσει την «παγίδευση» του άξονα από την κυκλοφορούσα μεμβράνη λαδιού, η οποία στη συνέχεια αρχίζει να ωθεί τον άξονα σε μια κυκλική διαδρομή γύρω από το ρουλεμάν. Αυτό δημιουργεί μια αυτοσυντηρούμενη δόνηση που μπορεί να αυξηθεί σε πολύ μεγάλα πλάτη, συχνά περιορισμένη μόνο από το ίδιο το διάκενο του ρουλεμάν (δηλαδή, ο άξονας αρχίζει να προσκρούει στο ρουλεμάν).

Μαστίγιο λαδιού: Η πιο σοβαρή μορφή

Εάν η ταχύτητα του μηχανήματος αυξηθεί σε σημείο όπου η συχνότητα στροβιλισμού λαδιού (~0,4X – 0,48X) συμπίπτει με μία από τις φυσικές συχνότητες του ρότορα (a κρίσιμη ταχύτητα), η κατάσταση γίνεται πολύ πιο σοβαρή. Αυτό ονομάζεται μαστίγιο λαδιού.

• Κλειδωμένη συχνότητα: Η δόνηση «κλειδώνει» στη φυσική συχνότητα του ρότορα και δεν αυξάνεται περαιτέρω καθώς αυξάνεται η ταχύτητα της μηχανής.
• Υψηλό πλάτος: Η συντονισμένη κατάσταση προκαλεί εξαιρετικά υψηλό και συχνά καταστροφικό πλάτος δόνησης.
• Κίνδυνος: Το μαστίγιο λαδιού είναι μια πολύ επικίνδυνη και ασταθής κατάσταση που μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφική βλάβη του μηχανήματος.

Συνήθεις αιτίες και λύσεις

• Αιτίες: Ελαφρά φορτωμένα ρουλεμάν, υπερβολικό διάκενο ρουλεμάν, λανθασμένο ιξώδες λαδιού (πολύ χαμηλό), υψηλή πίεση λαδιού ή σχεδιασμός μηχανήματος που θέτει μια κρίσιμη ταχύτητα περίπου διπλάσια από την ταχύτητα λειτουργίας.

– Λύσεις: Οι λύσεις στοχεύουν στη διάσπαση της ασταθούς μεμβράνης λαδιού. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την αύξηση του φορτίου των ρουλεμάν, την αλλαγή σε διαφορετικό ιξώδες λαδιού ή τον επανασχεδιασμό των ρουλεμάν ώστε να έχουν χαρακτηριστικά κατά των στροβιλισμών (π.χ., ρουλεμάν με λεμόνι, φράγμα πίεσης ή ρουλεμάν με κεκλιμένο τακάκι).

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο