מהו שוט ציר? הסבר על חוסר יציבות חמורה של הרוטור • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" עבור מכונות ריסוק דינמיות, מאווררים, מקדחות, מקדחות על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים של רוטורים מהו שוט ציר? הסבר על חוסר יציבות חמורה של הרוטור • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" עבור מכונות ריסוק דינמיות, מאווררים, מקדחות, מקדחות על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים של רוטורים

מהו שוט ציר? הסבר על חוסר יציבות חמורה ברוטור

פורסם על ידי admin ב-

הבנת שוט הציר במכונות מסתובבות

הגדרה: מהו שוט שאפט?

שוט פיר (נקרא גם שוט שמן כאשר הוא מתרחש במיסבים הידרודינמיים) הוא צורה חמורה של חוסר יציבות הרוטור מאופיין באלימות רטט מעורר עצמי שמתרחש כאשר רוטור הפועל במיסבי סרט נוזל עולה על מהירות סף קריטית, בדרך כלל בערך כפולה מהמהירות הראשונה מהירות קריטית. ברגע שמתרחשת שוט, תדר הרטט "ננעל" על הרוטור הראשון תדר טבעי ונשאר שם ללא קשר לעלייה נוספת במהירות, כאשר משרעת מוגבלת רק על ידי מרווחי מיסבים או כשל קטסטרופלי.

שוט ציר הוא אחד המצבים המסוכנים ביותר במכונות מסתובבות במהירות גבוהה מכיוון שהוא מתפתח בפתאומיות, גדל למשרעות הרסניות תוך שניות, ולא ניתן לתקן אותו על ידי... מְאַזֵן או שיטות קונבנציונליות אחרות. זה דורש כיבוי מיידי ושינויים במערכת המיסבים כדי למנוע הישנות.

ההתקדמות: מערבולת שמן לשוט פיר

שלב 1: פעולה יציבה

שלב 2: תחילת מערבולת שמן

כאשר המהירות עולה מעבר לערך פי 2 מהמהירות הקריטית הראשונה:

  • מערבולת שמן מתפתחת - רטט תת-סינכרוני במהירות של ~0.43-0.48× מהירות הציר
  • המשרעת בתחילה בינונית ותלויה במהירות
  • התדירות עולה באופן יחסי למהירות הציר
  • יכול להיות לסירוגין או רציף
  • יכול להתקיים יחד עם רטט רגיל של 1X מחוסר איזון

שלב 3: מעבר שוט

כאשר תדירות סיבובי השמן עולה כך שתתאים לתדירות הטבעית הראשונה:

  • נעילת תדר: תדר הרטט ננעל בתדר הטבעי
  • הגברה תהודה: האמפליטודה גדלה באופן דרמטי עקב תְהוּדָה
  • התחלה פתאומית: המעבר מסיבוב לשוט יכול להיות מיידי
  • עצמאות מהירות: עלייה נוספת במהירות אינה משנה את התדירות, אלא רק את האמפליטודה.

שלב 4: שוט פיר (מצב קריטי)

  • רטט בתדר קבוע (תדר טבעי ראשון, בדרך כלל 40-60 הרץ)
  • משרעת גבוהה פי 5-20 מרעידות חוסר איזון רגילות
  • ייתכן שציר יגעו במגבלות מרווח המיסב
  • חימום מהיר של מיסבים ושמן
  • פוטנציאל לכשל קטסטרופלי תוך דקות אם לא יכבו

מנגנון פיזי

כיצד מתפתחת שוט שמן

המנגנון כרוך בדינמיקת נוזלים בשכבת שמן המיסב:

  1. היווצרות טריז שמן: כאשר הציר מסתובב, הוא גורר שמן סביב המיסב, ויוצר טריז בלחץ.
  2. כוח משיק: טריז השמן מפעיל כוח בניצב לכיוון הרדיאלי (משיקי)
  3. תנועת מסלול: כוח משיקי גורם למרכז הציר להקיף אותו בערך בחצי ממהירות הציר
  4. הפקת אנרגיה: המערכת מפיקת אנרגיה מסיבוב הציר כדי לקיים תנועה מסלולית
  5. נעילת תהודה: כאשר תדר המסלול תואם לתדר הטבעי, התהודה מגבירה את הרטט
  6. מחזור גבול: הרטט גובר עד שהוא מוגבל על ידי מרווח או כשל במסבים

זיהוי אבחוני

חתימת רטט

שוט הציר מייצר דפוסים אופייניים בנתוני הרטט:

  • ספֵּקטרוּם: שיא גדול בתדר תת-סינכרוני (תדר טבעי ראשון), קבוע ללא קשר לשינויי מהירות
  • מגרש מפל מים: רכיב תת-סינכרוני מופיע כקו אנכי (תדר קבוע) ולא כאלכסון (פרופורציונלי למהירות)
  • ניתוח הזמנות: סדר חלקי שיורד ככל שהמהירות עולה (למשל, משתנה מ-0.5× ל-0.4× ל-0.35×)
  • מַסלוּל: מסלול מעגלי או אליפטי גדול בתדר טבעי

מהירות התחלה

  • סף טיפוסי: מהירות קריטית ראשונה של 2.0-2.5×
  • תלוי-מיסב: סף ספציפי משתנה בהתאם לתכנון המיסב, לעומס מראש ולצמיגות השמן
  • התחלה פתאומית: עלייה קטנה במהירות יכולה לגרום למעבר מהיר מיציבות לחוסר יציבות

אסטרטגיות מניעה

שינויים בתכנון מיסבים

1. מיסבי כרית הטיה

  • הפתרון היעיל ביותר למניעת שוטפות של הפיר
  • רפידות מסתובבות באופן עצמאי, ומבטלות כוחות צימוד צולבים שמערערים את היציבות
  • יציבות מטבעה בטווחי מהירויות רחבים
  • תקן תעשייתי למכונות טורבו במהירות גבוהה

2. מיסבי סכר לחץ

  • מיסב גלילי משופר עם חריצים או סכרים
  • מגביר את הבלימה והקשיחות האפקטיביים
  • פחות יקר ממשטח הטיה אך פחות יעיל

3. עומס קדם של מיסב

  • הפעלת עומס מקדים רדיאלי על מיסבים מגבירה את הנוקשות
  • מעלה את מהירות הסף עקב חוסר יציבות
  • ניתן להשיג באמצעות עיצובים של קדח אופסט

4. בולמי סרט סחיטה

  • אלמנט בולם חיצוני המקיף את המיסב
  • מספק ריסון נוסף מבלי לשנות את עיצוב המיסב
  • יעיל עבור יישומי שיפוץ

אמצעים תפעוליים

  • הגבלת מהירות: הגבל את מהירות הפעולה המרבית מתחת לסף (בדרך כלל < 1.8× הקריטי הראשון)
  • ניהול עומס: לפעול בעומסי מיסב גבוהים יותר במידת האפשר (מגביר את הבלימת)
  • בקרת טמפרטורת שמן: טמפרטורת שמן נמוכה יותר מגבירה את הצמיגות והריכוך
  • ניטור: ניטור רעידות רציף עם אזעקות מוגדרות עבור רכיבים תת-סינכרוניים

השלכות ונזק

השפעות מיידיות

  • רטט אלים: אמפליטודות יכולות להגיע לכמה מילימטרים (מאות מילים)
  • רַעַשׁ: צליל חזק ומיוחד, שונה מפעולה רגילה
  • חימום מהיר של מיסבים: טמפרטורות המיסבים יכולות לעלות בין 20 ל-50 מעלות צלזיוס תוך דקות
  • פירוק שמן: טמפרטורות גבוהות וגזירה פוגעות בחומר סיכה

כשלים פוטנציאליים

  • מגבון מיסבים: חומר באביט של מיסב נמס ונמחק
  • נזק לפיר: חריטה, גירוד או כיפוף קבוע
  • כשל אטם: תנועת פיר מוגזמת הורסת את האטמים
  • שבירת פיר: עייפות מחזורית גבוהה מתנודה אלימה
  • נזק לצימוד: כוחות מועברים פוגעים בחיבורים

תופעות קשורות

מערבולת שמן

מערבולת שמן הוא המבשר של שוט:

  • אותו מנגנון אבל התדר לא ננעל על התדר הטבעי
  • משרעת פחות חמורה
  • תדירות פרופורציונלית למהירות (~0.43-0.48×)
  • עשוי להיות נסבל ביישומים מסוימים

מערבולת קיטור

חוסר יציבות דומה בטורבינות קיטור הנגרמת מכוחות אווירודינמיים באטמי מבוך ולא בשכבות שמן של מיסב. מפגין רעידות תת-סינכרוניות דומה הננעלות על התדר הטבעי.

שוט חיכוך יבש

יכול להתרחש במיקומי אטמים או ממגע בין הרוטור לסטטור:

  • כוחות חיכוך מספקים מנגנון חוסר יציבות
  • פחות נפוץ משוט שמן אך מסוכן באותה מידה
  • דורש גישה מתקנת שונה (ביטול מגע, שיפור עיצוב האטם)

מקרה בוחן: שוט ציר מדחס

תַרחִישׁ: מדחס צנטריפוגלי במהירות גבוהה עם מיסבים גליליים רגילים

  • פעולה רגילה: 12,000 סל"ד עם רעידות של 2.5 מ"מ/שנייה
  • הגברת מהירות: מהירות המפעיל הוגדלה ל-13,500 סל"ד להגדלת הקיבולת
  • הַתקָפָה: ב-13,200 סל"ד, התפתחה רטט פתאומי ועוצמתי
  • תסמינים: רטט של 25 מ"מ/שנייה בתדר 45 הרץ (קבוע), טמפרטורת המיסב עלתה מ-70°C ל-95°C תוך 3 דקות
  • פעולה חירום: כיבוי מיידי מנע כשל במסבים
  • שורש הבעיה: המהירות הקריטית הראשונה הייתה 2700 סל"ד (45 הרץ); סף השוט בקצב קריטי כפול 2 = 5400 סל"ד חרג.
  • פִּתָרוֹן: החלפת מיסבים רגילים במיסבי רפידות נטוי, מה שמאפשר פעולה בטוחה עד 15,000 סל"ד

תקנים ופרקטיקה בתעשייה

  • API 684: דורש ניתוח יציבות עבור טורבו-מכונות במהירות גבוהה
  • API 617: מציין סוגי מיסבים ודרישות יציבות עבור מדחסים
  • תקן ISO 10814: מספק הדרכה לבחירת מיסבים ליציבות
  • נוהג בתעשייה: מיסבי רפידות הטיה סטנדרטיים לציוד הפועל מעל 2x המהירות הקריטית הראשונה

שוט הציר מייצג מצב כשל קטסטרופלי שיש למנוע באמצעות בחירה ותכנון נכונים של מיסבים. זיהוי חתימת הרטט התת-סינכרונית הייחודית שלו, הנעולה בתדר, מאפשר אבחון מהיר ותגובה מתאימה לחירום, ומונע נזק יקר לציוד מסתובב במהירות גבוהה קריטי.

← חזרה לאינדקס הראשי

קטגוריות:
וואטסאפ