Mitä tarkoittaa öljyn pyörre liukulaakereissa?

Öljypyörre on itsestään herätettävissä oleva värähtely nestekalvolaakereissa (akselilla), jonka aiheuttaa öljykiila työntämässä akselia eteenpäin suuntautuvassa prekessioradassa. Se tapahtuu noin 0,42–0,48 × akselin nopeudella (usein mainittu arvona ~0,43 ×). Öljypyörteen amplitudi kasvaa nopeuden mukana ja voi muuttua epävakaaksi, jos sitä ei korjata.

Mikä on öljyvatka ja miten se eroaa öljypyörteestä?

Öljyn tärinä tapahtuu, kun öljyn pyörrevirtaustaajuus on sama kuin roottorin ensimmäinen ominaistaajuus (ensimmäinen kriittinen nopeus). Tässä vaiheessa pyörrevirtaus "lukittuu" ominaistaajuuteen eikä lisäänny nopeuden mukana. Öljyn tärinä on vakava epävakaustila, jolla on mahdollisesti tuhoisia amplituditasoja.

Miten erotan öljyn pyörteen muista aliaksonnaisista värähtelyistä?

Öljypyörre tunnistetaan: (1) taajuudella ~0,42–0,48 × akselin nopeus, (2) eteenpäin suuntautuvalla prekessioradalla, (3) taajuus seuraa akselin nopeutta suhteessa nopeusnopeuteen, (4) amplitudi tyypillisesti kasvaa nopeuden mukana. Muita alisynkronisia lähteitä, kuten hankausta tai irtonaisia komponentteja, esiintyy tyypillisesti tarkoilla aliharmonisilla taajuuksilla (1/2 ×, 1/3 ×) ja ne voivat osoittaa käänteistä prekessiota.

Mikä aiheuttaa öljypyörteiden alkamisen?

Öljypyörteiden alkaminen riippuu: (1) akselin nopeudesta, joka ylittää vakauskynnyksen, (2) kevyestä laakerikuormituksesta (kevyesti kuormitetut laakerit ovat alttiimpia), (3) alhaisesta öljyn viskositeetista (korkean lämpötilan tai väärän öljylaadun vuoksi), (4) liiallisesta laakerivälyksestä ja (5) laakerin kuorman jakautumiseen vaikuttavasta linjausvirheestä tai epätasapainosta.

Miten estää tai korjata öljyn pyörteilyä ja öljyn vaahtoamista?

Ratkaisuja ovat: (1) laakerikuormituksen lisääminen tai välyksen pienentäminen, (2) pyörrettä vaimentavien laakerirakenteiden käyttö (kallistuslevy, painepato, sitruunareikä), (3) öljyn viskositeetin muuttaminen (öljyn laadun tai lämpötilan säätö), (4) käyttönopeuden vähentäminen epävakauskynnyksen alapuolelle, (5) linjauksen ja tasapainon parantaminen laakerin kuormituskuvion vakauttamiseksi.

Ilmainen suunnittelutyökalu

Akselilaakerin vikataajuudet

Laske öljypyörteen taajuusalue, öljypiiskan indikaattorit, akselin taajuus ja alisynkroniset värähtelyominaisuudet liuku-/holkkilaakerille.

Öljypyörre Öljypiiska Subsynkroninen

Tulokset

Öljyn pyörteen taajuusalue

—

Tyypillinen öljypyörre (valitulla suhteella)

—

Akselin taajuus (1×)

—

2× Akseli (linjausvirheen tarkistus)

—

Keskeisten taajuuksien yhteenveto

Taajuus	Hz	CPM	Indikaattori

⚠️ Öljypiiska: Jos käyttönopeus ylittää noin kaksi kertaa ensimmäisen kriittisen nopeuden, öljypyörre voi lukittua roottorin ominaistaajuuteen, mikä aiheuttaa öljypiiskan – vakavan epävakaustilan. Tarkkaile alisynkronisia komponentteja tarkasti.

Öljypyörre

Öljypyörre on itsestään herätettävissä oleva värähtely nestekalvolaakerissa. Öljykalvokiila tuottaa voiman, joka ajaa akselia eteenpäin suuntautuvalle prekessioradalle taajuudella, joka on pienempi kuin akselin nopeus:

Tyypillinen pyörresuhde on ~0,43, mutta vaihtelee 0,42:n ja 0,48:n välillä laakerin geometriasta, kuormituksesta, öljyn viskositeetista ja välyksestä riippuen.

Öljypiiska

Öljypiiska ilmenee, kun öljypyörteen taajuus vastaa roottorin ensimmäistä kriittistä taivutusnopeutta. Tässä vaiheessa alisynkroninen värähtely “lukittuu” kriittiseen nopeuteen eikä enää seuraa akselin nopeutta:

Öljypiiska on mahdollisesti tuhoisa tila, joka vaatii välitöntä huomiota.

Akselin taajuus

Keskeiset tärinäindikaattorit

Taajuus	Kuvio	Indikaatio
0,42–0,48× akseli	Subsynkroninen, eteenpäin suuntautuva precessio	Öljypyörre — laakerin epävakauden alkaminen
Lukittu alisynkroninen	Kiinteä taajuus nopeudesta riippumatta	Öljypiiska — lukittu 1. kriittiseen pisteeseen
1× akseli	Synkroninen	Normaali epätasapainovaste
2× akseli	Toinen harmoninen	Väärä linjaus, löysyys tai epälineaarinen vaste

Esimerkki — Höyryturbiini nopeudella 3000 rpm

Annettu: Akselin nopeus = 3000 RPM, Pyörresuhde = 0,43

Akselitaajuus = 3000 / 60 = 50,0 Hz

Öljyn pyörrevirtausalue = 0,42 × 50 - 0,48 × 50 = 21,0–24,0 Hz

Tyypillinen pyörre = 0,43 × 50 = 21,5 Hz (1290 CPM)

2× akseli = 100,0 Hz

Diagnostinen vinkki: Öljypyörre seuraa akselin nopeutta (taajuus muuttuu suhteellisesti). Öljypiiska EI seuraa nopeutta – se pysyy lukittuna kriittiseen nopeuteen. Tämä on ensisijainen tapa erottaa nämä kaksi tilaa kiihtymisen ja hidastumisen (coast-down) aikana.