درک اصطکاک روتور در ماشین آلات دوار
تعریف: اصطکاک روتور چیست؟
سایش روتور (که به آن تماس مالشی یا تماس روتور با استاتور نیز گفته می‌شود) شرایطی است که اجزای چرخان یک ماشین با قطعات ثابت مانند آب‌بندها، محفظه یاتاقان‌ها یا دیواره‌های محفظه تماس متناوب یا مداوم برقرار می‌کنند. این تماس باعث ایجاد نیروهای اصطکاک، تولید گرما و تولید پدیده‌های متمایز می‌شود. لرزش الگوهایی که اگر فوراً مورد توجه قرار نگیرند، می‌توانند به سرعت به شکست فاجعه‌باری منجر شوند.
سایش روتور به طور خاص خطرناک است زیرا تماس می‌تواند یک حلقه بازخورد مثبت ایجاد کند: ارتعاش باعث سایش می‌شود، سایش گرما تولید می‌کند، گرما باعث کمان حرارتی, کمان حرارتی، ارتعاش را افزایش می‌دهد که باعث سایش شدیدتر می‌شود. این مارپیچ اگر متوقف نشود، می‌تواند در عرض چند دقیقه یک دستگاه را از بین ببرد.
انواع اصطکاک روتور
۱. مالش سبک (تماس متناوب)
- تماس کوتاه و گاه به گاه در طول چرخه‌های اوج انحراف
- ممکن است فقط در سرعت‌ها یا شرایط عملیاتی خاصی رخ دهد
- لرزش‌های نامنظم و متناوب ایجاد می‌کند
- اغلب در آب‌بندها یا فضاهای خالی لابیرنت
- می‌توان برای مدت کوتاهی تحمل کرد اما نشان‌دهنده مشکلی است که نیاز به اصلاح دارد
۲. مالش جزئی (تماس سبک مداوم)
- تماس مداوم اما با نیروی اصطکاک کم
- روتور ضمن تراشیدن سطح ثابت، چرخش را حفظ می‌کند
- ارتعاش پیوسته زیرسنکرون یا سنکرون ایجاد می‌کند
- گرما و ذرات ساییدگی تولید می‌کند
- در صورت عدم اصلاح، می‌تواند به سایش شدید تبدیل شود
۳. مالش شدید (تماس کامل حلقوی)
- روتور با استاتور در اطراف تمام یا بخش بزرگی از محیط تماس پیدا می‌کند
- نیروهای اصطکاک بسیار بالا
- افزایش سریع دما (صدها درجه در عرض چند دقیقه)
- لرزش شدید، اغلب آشفته
- می‌تواند منجر به گرفتگی روتور یا خرابی فاجعه‌بار شود
- نیاز به خاموش کردن اضطراری فوری
مکان‌های رایج برای مالش
- مهر و موم های هزارتو: فواصل تنگ باعث ساییدگی درزگیرها می‌شود
- بلبرینگ‌های نگهدارنده: یاتاقان‌های اضطراری که برای گرفتن شفت در حوادث شدید طراحی شده‌اند
- آب‌بندهای پیستون بالانس: در کمپرسورها و پمپ‌های چند مرحله‌ای
- دیافراگم‌های بین مرحله‌ای: در توربین‌ها
- محفظه یاتاقان: موارد شدید که در آن شفت با درپوش یاتاقان تماس پیدا می‌کند
- غلاف‌های شفت: غلاف‌های محافظ در محل‌های آب‌بندی
علل سایش روتور
لرزش بیش از حد
- شدید عدم تعادل باعث انحراف زیاد شفت می‌شود
- ناهم‌ترازی ایجاد حرکت شفت
- فعالیت در سرعت بحرانی با تقویت رزونانس
- ناپایداری روتور (شلاقی با روغن، چرخشی با بخار)
فضای کافی برای عبور
- مونتاژ نادرست باعث ایجاد فاصله شعاعی ناکافی می‌شود
- رشد حرارتی، فواصل بین صفحات را در طول گرم شدن کاهش می‌دهد
- سایش یاتاقان که باعث حرکت بیش از حد شفت می‌شود
- نشست فونداسیون، قطعات ثابت را به روتور نزدیک‌تر می‌کند.
رویدادهای گذرا
- عبور از سرعت بحرانی در هنگام شروع/پایان حرکت
- تغییرات بار باعث انحراف ناگهانی شفت می‌شود
- رویدادهای سفر یا توقف‌های اضطراری
- شرایط سرعت غیرمجاز
نشانه‌های ارتعاشی سایش روتور
الگوهای مشخصه
- اجزای زیرسنکرون: فرکانس‌های کمتر از ۱× (اغلب ۱/۲×، ۱/۳×، ۱/۴×) ناشی از چرخش رو به عقب در طول مالش
- هارمونیک‌های چندگانه: ۱×، ۲×، ۳×، ۴× به دلیل نیروهای اصطکاک غیرخطی
- رفتار نامنظم: تغییرات ناگهانی در دامنه و فرکانس
- نویز پهنای باند: اجزای تصادفی و با فرکانس بالا ناشی از اصطکاک و ضربه
- ناپایداری فاز: زاویه فاز به طور نامنظم تغییر کند
ویژگی‌های طیف
- قله‌های متعدد در مرتبه‌های کسری و چندگانه
- کف پر سر و صدای ناشی از ضربات تصادفی
- طیف به سرعت و غیرقابل پیش‌بینی تغییر می‌کند
- قطعات آبشار نمایش مولفه‌های فرکانسی که ظاهر و ناپدید می‌شوند
تحلیل مدار
مدار شفت الگوهای هنگام مالش بسیار متمایز هستند:
- شکل‌های نامنظم و تحریف‌شده‌ی مدار
- گوشه‌های تیز یا نقاط صاف که در آنها تماس رخ می‌دهد
- شکل مدار با تغییر شدت سایش تغییر می‌کند
- اغلب مولفه‌های حرکت تقدیمی معکوس (رو به عقب) را نشان می‌دهد
پیامدها و آسیب‌ها
اثرات فوری
- گرمایش اصطکاکی: تماس باعث ایجاد گرمای موضعی شدید (احتمالاً ۳۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد) می‌شود.
- کمان حرارتی: گرمایش نامتقارن باعث خم شدن شفت و افزایش شدت سایش می‌شود
- پوشیدن: مواد برداشته شده از سطوح شفت و استاتور
- تولید آوار: ذرات ساییده شده، یاتاقان‌ها و آب‌بندها را آلوده می‌کنند
آسیب ثانویه
- تخریب پلمپ: دندانه‌های آب‌بند لابیرنت ساییده یا شکسته شده‌اند
- اضافه بار بلبرینگ: افزایش بار و گرمایش ناشی از نیروهای مالشی
- کمان شفت دائمی: گرمایش شدید می‌تواند باعث تغییر شکل پلاستیک شود
- امتیازدهی شفت: شیارهای ساییده شده در سطح شفت
شکست‌های فاجعه‌بار
- گرفتگی شفت: قفل شدن کامل در اثر سایش شدید
- شکستگی شفت: ناحیه تحت تأثیر گرما باعث شروع ترک می‌شود
- افت روتور: خرابی یاتاقان در اثر گرمای بیش از حد باعث می‌شود روتور روی یاتاقان‌های نگهدارنده یا محفظه بیفتد.
- خطر آتش سوزی: آوار یا جرقه‌های داغ می‌توانند مواد قابل اشتعال را مشتعل کنند
تشخیص و شناسایی
شاخص‌های تحلیل ارتعاش
- ظهور ناگهانی چندین قطعه‌ی زیرسنکرون
- الگوهای ارتعاش نامنظم و تکرارنشدنی
- افزایش شدید در سطح کلی ارتعاش
- تغییرات در ارتعاش بلافاصله پس از تغییر سرعت
- الگوهای مداری غیرمعمول با ویژگی‌های واضح
شواهد فیزیکی
- گرد و غبار یا ذرات فلزی در محفظه یاتاقان
- علائم سایش یا خراش قابل مشاهده روی سطوح در معرض شفت
- اجزای آب‌بندی آسیب‌دیده یا فرسوده
- افزایش دمای یاتاقان
- صداهای خراش یا سایش قابل شنیدن
واکنش اضطراری
اگر در حین کار، احتمال سایش روتور وجود دارد:
- ارزیابی شدت: سایش سبک ممکن است باعث خاموش شدن کنترل‌شده شود؛ سایش سنگین نیاز به توقف اضطراری فوری دارد.
- کاهش سرعت: در صورت امکان، ضمن نظارت بر لرزش، سرعت را به آرامی کاهش دهید
- دماهای مانیتور: افزایش دمای یاتاقان نشان دهنده بدتر شدن شرایط است
- خاموش کردن اضطراری: اگر لرزش همچنان افزایش یابد یا دما به سرعت بالا برود
- دوباره شروع نکنید: تا زمانی که فواصل تأیید شوند و محل مالش مشخص شود
- رویداد سند: ثبت داده‌های ارتعاش، دما، سرعت برای تجزیه و تحلیل
پیشگیری و کاهش اثرات
اقدامات طراحی
- فواصل شعاعی کافی در تمام نقاط مستعد سایش
- در نظر گرفتن رشد حرارتی در طراحی فاصله
- از پوشش‌های سایش‌پذیر در محل‌های آب‌بندی استفاده کنید تا آسیب ناشی از سایش‌های سبک به حداقل برسد.
- یاتاقان‌های نگهدارنده را برای محدود کردن انحراف در هنگام حوادث شدید نصب کنید
اقدامات عملیاتی
- خوب نگه دارید تعادل برای به حداقل رساندن انحراف محور
- اطمینان از ترازبندی دقیق
- برای مدیریت رشد حرارتی، رویه‌های گرم کردن مناسب را دنبال کنید
- از کار در سرعت‌های بحرانی خودداری کنید
- نظارت مداوم بر ارتعاشات تجهیزات حیاتی
نظارت و حفاظت
- نصب آلارم‌های لرزش که پایین‌تر از سطح آستانه سایش تنظیم شده‌اند
- دمای یاتاقان و آب‌بند را کنترل کنید
- از پروب‌های مجاورتی برای ردیابی موقعیت و فواصل شفت استفاده کنید
- خاموش شدن خودکار در صورت لرزش بیش از حد را فعال کنید
سایش روتور نشان دهنده یک وضعیت اضطراری است که نیاز به توجه فوری دارد. درک علل آن، تشخیص علائم ارتعاشی متمایز آن و اجرای اقدامات پیشگیرانه و حفاظتی مناسب برای عملکرد ایمن ماشین آلات دوار، به ویژه در تجهیزات با سرعت بالا یا با فضای کافی مانند توربین ها و کمپرسورها، ضروری است.
Categories:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 