रोटर अस्थिरता को समझना
परिभाषा: रोटर अस्थिरता क्या है?
रोटर अस्थिरता घूर्णन मशीनरी में एक ऐसी स्थिति है जहाँ स्व-उत्तेजित कंपन बिना किसी सीमा के विकसित और बढ़ता है (केवल गैर-रैखिक प्रभावों या सिस्टम विफलता द्वारा सीमित)। कंपन के विपरीत असंतुलित होना या मिसलिग्न्मेंट, जो बाह्य बलों के प्रति प्रतिक्रिया करने वाले मजबूर कंपन हैं, रोटर अस्थिरता एक आत्मनिर्भर दोलन है जहां ऊर्जा को शाफ्ट की स्थिर घूर्णी गति से लगातार निकाला जाता है और कंपन गति में खिलाया जाता है।.
रोटर अस्थिरता सबसे खतरनाक स्थितियों में से एक है रोटर गतिकी क्योंकि यह अचानक हो सकता है, तेजी से विनाशकारी आयाम तक बढ़ सकता है, और इसे ठीक नहीं किया जा सकता है संतुलन या संरेखण। इसके लिए अंतर्निहित अस्थिरता तंत्र को तुरंत बंद करने और सुधारने की आवश्यकता है।.
मूलभूत अंतर: बलपूर्वक बनाम स्व-उत्तेजित कंपन
बलपूर्वक कंपन (स्थिर)
सबसे आम मशीनरी कंपन बलपूर्वक होता है:
- बाहरी बल (असंतुलन, गलत संरेखण) कंपन को संचालित करता है
- कंपन आयाम बल परिमाण के समानुपाती होता है
- आवृत्ति बल आवृत्ति (1X, 2X, आदि) से मेल खाती है
- बल हटाने से कंपन समाप्त हो जाता है
- प्रणाली स्थिर है - कंपन बिना सीमा के नहीं बढ़ता
स्व-उत्तेजित कंपन (अस्थिर)
रोटर अस्थिरता स्व-उत्तेजित कंपन उत्पन्न करती है:
- ऊर्जा घूर्णन से ही प्राप्त होती है, बाह्य बलों से नहीं
- एक बार सीमा गति पार हो जाने पर आयाम तेजी से बढ़ता है
- आवृत्ति आमतौर पर या उसके निकट होती है प्राकृतिक आवृत्ति (अक्सर उप-समकालिक)
- असंतुलन समाप्त होने पर भी जारी रहता है और बढ़ता है
- सिस्टम अस्थिर है—केवल शटडाउन या सुधारात्मक कार्रवाई ही इसे रोक सकती है
रोटर अस्थिरता के सामान्य प्रकार
1. तेल भंवर
तेल भंवर द्रव-फिल्म असर प्रणालियों में सबसे आम अस्थिरता है:
- तंत्र: बेयरिंग में तेल की कील शाफ्ट पर स्पर्शरेखीय बल उत्पन्न करती है
- आवृत्ति: आमतौर पर 0.42-0.48× चलने की गति (सब-सिंक्रोनस)
- सीमा: यह तब होता है जब गति पहली महत्वपूर्ण गति से लगभग दोगुनी हो जाती है
- लक्षण: उच्च-आयाम उप-तुल्यकालिक कंपन जो गति के साथ बढ़ता है
- Solution: बेयरिंग डिज़ाइन में परिवर्तन, प्रीलोड, या ऑफसेट कॉन्फ़िगरेशन
2. तेल व्हिप (गंभीर अस्थिरता)
तेल कोड़ा तेल भंवर का एक गंभीर रूप है:
- तंत्र: तेल भंवर एक प्राकृतिक आवृत्ति पर लॉक हो जाता है
- आवृत्ति: गति वृद्धि की परवाह किए बिना पहली प्राकृतिक आवृत्ति पर लॉक हो जाता है
- सीमा: 2× प्रथम क्रांतिक गति पर घटित होता है
- लक्षण: बहुत उच्च आयाम, गति परिवर्तन के बावजूद स्थिर आवृत्ति
- खतरा: मिनटों में ही बेयरिंग और शाफ्ट को भयंकर क्षति हो सकती है
3. स्टीम व्हर्ल
भूलभुलैया सील के साथ भाप टर्बाइनों में होता है:
- तंत्र: सील क्लीयरेंस में वायुगतिकीय क्रॉस-युग्मन बल
- आवृत्ति: उप-तुल्यकालिक, प्राकृतिक आवृत्ति के निकट
- स्थितियाँ: सीलों में उच्च-दबाव अंतर
- Solution: भंवर ब्रेक, भंवर-रोधी उपकरण, सील डिज़ाइन संशोधन
4. शाफ्ट व्हिप
विभिन्न स्व-उत्तेजित अस्थिरताओं के लिए सामान्य शब्द:
- शाफ्ट सामग्री में आंतरिक अवमंदन के कारण हो सकता है
- सील या रगड़ से सूखा घर्षण कोड़ा
- वायुगतिकीय या जलगतिकीय क्रॉस-युग्मन बल
विशेषताएँ और लक्षण
कंपन हस्ताक्षर
रोटर अस्थिरता विशिष्ट कंपन पैटर्न उत्पन्न करती है:
- उप-तुल्यकालिक आवृत्ति: कंपन आवृत्ति 1× चलने की गति से कम (आमतौर पर 0.4-0.5×)
- गति स्वतंत्रता: एक बार अस्थिरता आ जाने पर, गति में परिवर्तन होने पर भी आवृत्ति स्थिर रहती है
- तीव्र विकास: एक बार सीमा गति पार हो जाने पर आयाम तेजी से बढ़ता है
- उच्च आयाम: असंतुलित कंपन के आयाम से 2-10 गुना तक पहुंच सकता है
- अग्रगामी पूर्वगमन: शाफ्ट कक्षा शाफ्ट घूर्णन की समान दिशा में घूमती है
आरंभिक व्यवहार
- अस्थिरता की आमतौर पर एक सीमा गति होती है
- सीमा से नीचे: प्रणाली स्थिर है, केवल बलपूर्वक कंपन मौजूद है
- सीमा पर: छोटी सी गड़बड़ी से शुरुआत हो जाती है
- सीमा से ऊपर: अस्थिरता तेजी से विकसित होती है
- शुरुआत में रुक-रुक कर हो सकता है, फिर निरंतर हो सकता है
नैदानिक पहचान
प्रमुख नैदानिक संकेतक
अस्थिरता को अन्य कंपन स्रोतों से अलग करें:
| विशेषता | असंतुलन (जबरदस्ती) | अस्थिरता (स्व-उत्तेजित) |
|---|---|---|
| आवृत्ति | 1× दौड़ने की गति | उप-तुल्यकालिक (अक्सर ~0.45×) |
| आयाम बनाम गति | गति² के साथ सुचारू रूप से बढ़ता है | सीमा से ऊपर अचानक शुरुआत |
| संतुलन के प्रति प्रतिक्रिया | कंपन कम हो गया | कोई सुधार नहीं |
| आवृत्ति बनाम गति | गति के साथ ट्रैक (स्थिर क्रम) | स्थिर आवृत्ति (क्रम बदलता है) |
| शटडाउन व्यवहार | गति के साथ कम हो जाता है | गति कम होने के बाद भी कुछ समय तक जारी रह सकता है |
अस्थिरता की पुष्टि
- अभिनय करना आदेश विश्लेषण—अस्थिरता निरंतर आवृत्ति, बदलते क्रम के रूप में दिखाई देती है
- झरना भूखंड दिखाता है कि आवृत्ति गति के साथ ट्रैक नहीं कर रही है
- संतुलन का उप-समकालिक घटक पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है
- कक्षा विश्लेषण प्राकृतिक आवृत्ति पर अग्रगामी पुरस्सरण दर्शाता है
रोकथाम और शमन
डिज़ाइन संबंधी विचार
- पर्याप्त अवमंदन: पर्याप्त असर वाली प्रणालियाँ डिज़ाइन करें भिगोना अस्थिरता को रोकने के लिए
- बेयरिंग चयन: ऐसे बेयरिंग प्रकार और विन्यास चुनें जो अच्छा डैम्पिंग प्रदान करते हों (टिल्टिंग पैड बेयरिंग, प्रीलोडेड बेयरिंग)
- कठोरता अनुकूलन: उचित शाफ्ट और बेयरिंग कठोरता अनुपात
- परिचालन गति सीमा: अस्थिरता सीमा गति से नीचे संचालित करने के लिए डिज़ाइन
बेयरिंग डिज़ाइन समाधान
- टिल्टिंग पैड बियरिंग्स: उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए स्वाभाविक रूप से स्थिर बेयरिंग प्रकार
- दबाव बांध बियरिंग्स: प्रभावी अवमंदन बढ़ाने के लिए संशोधित ज्यामिति
- बेयरिंग प्रीलोड: कठोरता और अवमंदन को बढ़ाता है, सीमा गति को बढ़ाता है
- निचोड़ फिल्म डैम्पर्स: बियरिंग्स के आसपास के बाहरी अवमंदन उपकरण
परिचालन समाधान
- गति प्रतिबंध: अधिकतम गति को सीमा से नीचे तक सीमित करें
- लोड वृद्धि: उच्चतर भार वहन क्षमता स्थिरता मार्जिन में सुधार कर सकती है
- तापमान नियंत्रण: बियरिंग तेल का तापमान श्यानता और अवमंदन को प्रभावित करता है
- सतत निगरानी: शीघ्र पता लगने से क्षति होने से पहले ही शटडाउन संभव हो जाता है
आपातकालीन प्रतिक्रिया
यदि ऑपरेशन के दौरान रोटर अस्थिरता का पता चलता है:
- तुरंत कार्रवाई: गति कम करें या तुरंत बंद करें
- संतुलन बनाने का प्रयास न करें: संतुलन से अस्थिरता ठीक नहीं होगी और समय बर्बाद होगा
- दस्तावेज़ की शर्तें: आरंभ में गति, आवृत्ति, आयाम प्रगति रिकॉर्ड करें
- मूल कारण की जांच करें: पहचानें कि कौन सा अस्थिरता तंत्र मौजूद है
- सुधार लागू करें: आवश्यकतानुसार बीयरिंग, सील या परिचालन स्थितियों को संशोधित करें
- सत्यापित करें फिक्स: सेवा में वापस लौटने से पहले कड़ी निगरानी के साथ सावधानीपूर्वक परीक्षण करें
स्थिरता विश्लेषण
इंजीनियर स्थिरता विश्लेषण के माध्यम से अस्थिरता की भविष्यवाणी करते हैं और उसे रोकते हैं:
- रोटर-बेयरिंग प्रणाली के आइगेनवैल्यू की गणना करें
- आइगेनवैल्यू का वास्तविक भाग स्थिरता को इंगित करता है (ऋणात्मक = स्थिर, धनात्मक = अस्थिर)
- उन सीमांत गतियों की पहचान करें जहां स्थिरता बदलती है
- पर्याप्त स्थिरता मार्जिन सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन संशोधन
- अक्सर विशेष रोटर गतिकी सॉफ्टवेयर की आवश्यकता होती है
रोटर अस्थिरता, हालांकि असंतुलन या गलत संरेखण से कम आम है, घूर्णन मशीनों में सबसे गंभीर कंपन स्थितियों में से एक है। इसकी क्रियाविधि को समझना, इसके लक्षणों को पहचानना और उचित सुधारात्मक उपायों को जानना, उच्च गति वाले घूर्णन उपकरणों के साथ काम करने वाले इंजीनियरों और तकनीशियनों के लिए आवश्यक कौशल हैं।.
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