Õlikeerise mõistmine
Õli keerlemine on omavõnkuv, ebastabiilne vibratsioon, mis tekib vedelikukilega varustatud masinates (ajakiri) laagrid – sealhulgas suured turbiinid, kompressorid ja pumbad. See on vedeliku poolt põhjustatud ebastabiilsus kus võlli toetav õlikile hakkab võlli laagri lõtkus edasi-tagasi ringikujuliselt liigutama. Kuna see pöörlemine toimub sagedusel, mis on madalam kui masina töökäik (1×), on tegemist subsünkroonne vibratsioon – ja kuna see on isepõhine, ei vaja see säilitamiseks välist ajendit.
1. Mõiste: Mis on Oil Whirl?
Meeldib tasakaalutus, mis on sünkroonne (1×) sunnitud vibratsioon, õlipööris on iseärast vibratsiooni: selle tööd ajendav energia pärineb võlli enda ühtlasest pöörlemisest, mis kantakse üle laagri õlikile kaudu. See erinevus on diagnostiliselt oluline, sest isepõhjustatud ebastabiilsused võivad tekkida ootamatult, kasvada kiiresti ning neid ei ole võimalik „tasakaalustada” nii, nagu seda saab teha 1× tasakaalustamatuse puhul.
2. Õlipöörise omadused
Õlivoolul on vibratsioonianalüüsi andmetes mitu selget ja äratuntavat tunnust:
- Sagedus: kõige silmatorkavam tunnus on suure amplituudiga piik sagedusel, mis on veidi väiksem kui pool jooksukiirusest — tavaliselt vahemikus 0.4× and 0.48× (40–48% võlli pöörlemiskiirusest). Masinas, mis töötab kiirusel 3000 p/min (50 Hz), tekib õlipööris umbes kiirusel 1200–1440 p/min (20–24 Hz).
- Suund: vibratsioon on peamiselt radiaalne (horisontaalne ja vertikaalne) ning sageli väga suunatud.
- Orbit plot: vaadelduna X–Y-koordinaatide graafikul lähedusandurid, ilmub õlivooluna suur, ettepoole liikuv, sageli moonutatud (mitteümmargune) orbiit, mis sisaldab üht selgelt eristuvat sisemist silmust.
- Behaviour: õlipöörlemine ei ole seotud kindla sagedusega. Kui masin kiirendab, kohandub pöörlemissagedus sellega, säilitades alati uue töökäigu kiiruse suhtes iseloomuliku suhte ~0,4–0,48. See kiiruse järgimise omadus on peamine erinevus võrreldes struktuuriline resonants, mis töötab kindlal sagedusel sõltumata võlli pöörlemiskiirusest.
Nende omaduste täpseks registreerimiseks on vaja faasiviitega mitmekanalilist mõõtmist. A kaskadigraafik mõõdetud ajal run-up või vabajooksul on eriti paljastav, sest sub-sünkroonne tipp ei püsigi paigal, vaid liigub koos jooksukiirusega.
3. Mehhanism: kuidas tekib õlivool?
Õlivool tekib hüdrodünaamilise õlikiilu dünaamika tulemusel, mis toetab võlli laagris. Tavalise töö korral tõmbab pöörlev võll õli kiilukujulisse vahede, tekitades rõhuvälja, mis tõstab ja toetab võlli. Võll ei asu laagri keskel, vaid liigub veidi nihkes, moodustades koormusjoonega kaldenurga.
Selles kiilus olev õli ringleb laagri ümber ligikaudu poole võlli pindkiirusest – just seetõttu on tekkiv ebastabiilsus veidi alla 0,5×. Kui laagri koormus on väike või kui sellel on liiga palju kliirens, nõrgenevad stabiliseerivad jõud. Siis võib väike häire põhjustada telje „kinnihaaramise“ ringleva õhukese õlikihi poolt, mis hakkab seda laagri ümber ringikujuliselt liigutama. Selle tulemuseks on iseseisvalt püsiv vibratsioon, mille amplituud võib kasvada väga suureks, mida piirab sageli vaid laagri lõtk ise – sel hetkel hakkab telg laagri pinnaga kokku puutuma.
4. Õlipiits: raskem vorm
Kui masin kiirendab nii palju, et õli keerlemissagedus (~0,4–0,48×) langeb kokku ühega rootori omasagedused — a kriitiline kiirus — seisund halveneb järsult. Seda nimetatakse õlivahust, laiemas mõttes selle äärmuslikum vorm whirl-and-whip ebastabiilsuste rühm.
- Fikseeritud sagedus: vibratsioon „lukustub“ rootori omavõnkesagedusele ega suureneks enam, kui masina kiirus veelgi kasvab.
- Kõrge amplituud: resonantsitingimus tõstab amplituudi äärmiselt kõrgeks.
- Oht: Õliriba on väga ohtlik ja ebastabiilne seisund, mis võib põhjustada katastroofilisi rikkeid, sealhulgas laagrite hõõrdumist ja tõsiseid rootori hõõrdumine.
5. Tavapärased põhjused ja lahendused
- Põhjused: liiga väike koormus laagritel, liiga suur laagrite vahe, liiga madal õli viskoossus, liiga kõrge õlirõhk või masina konstruktsioon, mille puhul kriitiline pöörlemiskiirus on ligikaudu kaks korda suurem tööpöörlemiskiirusest (nii et rootor jõuab kriitilise kiiruseni just siis, kui tekib pöörlemissagedus).
- Lahendused: lahenduste eesmärk on häirida ebastabiilset õlikilpi. Võimalike meetmete hulka kuuluvad laagri koormuse suurendamine, õli viskoossuse korrigeerimine ning laagri ümberprojekteerimine pöörlemist takistava geomeetriaga – nn „lemon-bore“ (elliptiline), „pressure-dam“ või mitme tiivaga ja kallutatava tiivikuga disainilahendused, mis lõhuvad sümmeetrilist filmide ringlust. Paigaldamine survekile-klapp võib mõnedes masinates lisada stabiliseerivat summutust.
Diagnoosi kinnitamine välitingimustes tähendab subsünkroonse tippväärtuse ja selle faasi mõõtmist ning sünkroonsete põhjuste – tasakaalustamatuse ja joondusviga — esiteks. Kahekanaliline kaasaskantav analüsaator, nagu näiteks Balanset-1A mõõdab amplituudi ja faas across the vibratsioonispekter ja kontrollib, kas 1× komponent on lubatav; kui jääk 1× on puhas, kuid püsib tugev ~0,45× piik, mis järgib pöörlemiskiirust, on tegemist vedelikukile ebastabiilsusega, näiteks õlipöörisega, mitte tasakaalustamisveaga – ning lahendus peitub laagris, mitte korrigeerimisraskustes. Iseloomulikke ebastabiilsuse sagedusi saab võrrelda Liuglaagri (õli keerlemine ja õli piitsutamine) sageduse kalkulaator.
