टर्बोमशीनरी में स्टीम व्हर्ल को समझना

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Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

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परिभाषा: स्टीम व्हर्ल क्या है?

भाप भंवर (जिसे वायुगतिकीय क्रॉस-युग्मन अस्थिरता या सील भंवर भी कहा जाता है) एक है स्व-उत्तेजित कंपन भाप टर्बाइनों और गैस टर्बाइनों में होने वाली घटना जब भूलभुलैया सील, ब्लेड टिप क्लीयरेंस, या अन्य कुंडलाकार मार्गों में वायुगतिकीय बल अस्थिर स्पर्शरेखीय बल बनाते हैं रोटर. । पसंद तेल भंवर हाइड्रोडायनामिक बियरिंग्स में, स्टीम व्हर्ल किसका एक रूप है? रोटर अस्थिरता जहां भाप या गैस के स्थिर प्रवाह से ऊर्जा लगातार निकाली जाती है और कंपन गति में परिवर्तित की जाती है।.

भाप का भंवर आमतौर पर उच्च-आयाम उप-तुल्यकालिक के रूप में प्रकट होता है कंपन रोटर की किसी एक आवृत्ति के करीब प्राकृतिक आवृत्तियों, और यदि इसका शीघ्र पता नहीं लगाया गया और इसे ठीक नहीं किया गया तो यह विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है।.

भौतिक तंत्र

स्टीम व्हर्ल कैसे विकसित होता है

इस तंत्र में टरबाइन सीलों की संकीर्ण निकासी में द्रव गतिशीलता शामिल है:

1. भूलभुलैया सील मंजूरी

• भाप या गैस घूर्णनशील और स्थिर सील घटकों के बीच संकीर्ण कुंडलाकार मार्गों से प्रवाहित होती है
• सीलों में उच्च दबाव अंतर (अक्सर 50-200 बार)
• तंग रेडियल क्लीयरेंस (आमतौर पर 0.2-0.5 मिमी)
• सील के दांतों से भाप बहती है

2. वायुगतिकीय क्रॉस-युग्मन

जब रोटर केंद्र से विस्थापित होता है:

• निकासी असममित हो जाती है (एक तरफ छोटी, दूसरी तरफ बड़ी)
• भाप का प्रवाह और दबाव वितरण असमान हो जाता है
• शुद्ध वायुगतिकीय बल में एक स्पर्शरेखीय घटक होता है (विस्थापन के लंबवत)
• यह स्पर्शरेखीय बल एक अस्थिरकारी “नकारात्मक कठोरता” की तरह कार्य करता है”

3. स्व-उत्तेजित कंपन

• स्पर्शरेखीय बल रोटर को कक्षा में घुमाता है
• कक्षा आवृत्ति आमतौर पर एक प्राकृतिक आवृत्ति के निकट होती है (उप-तुल्यकालिक)
• कंपन को बनाए रखने के लिए भाप प्रवाह से निरंतर ऊर्जा निकाली जाती है
• आयाम तब तक बढ़ता रहता है जब तक कि मंजूरी या विनाशकारी विफलता द्वारा सीमित न हो जाए

भाप भंवर को बढ़ावा देने वाली स्थितियाँ

ज्यामितीय कारक

• तंग सील मंजूरी: छोटी निकासी मजबूत वायुगतिकीय बल पैदा करती है
• लंबी सील की लंबाई: अधिक सील दांत या लंबे सील खंड अस्थिरकारी बलों को बढ़ाते हैं
• उच्च भंवर वेग: उच्च स्पर्शरेखीय वेग घटक के साथ सील में प्रवेश करने वाली भाप
• बड़े सील व्यास: बड़ा त्रिज्या वायुगतिकीय बलों से क्षण को बढ़ाता है

परिचालन की स्थिति

• उच्च दबाव अंतर: सीलों पर अधिक दबाव गिरने से बल बढ़ता है
• उच्च रोटर गति: केन्द्रापसारक प्रभाव और भंवर वेग गति के साथ बढ़ते हैं
• कम असर भिगोना: अपर्याप्त अवमंदन अस्थिरकारी सील बलों का प्रतिकार नहीं कर सकता
• हल्के भार की स्थिति: कम असर भार प्रभावी अवमंदन को कम करता है

रोटर विशेषताएँ

• लचीले रोटर: ऊपर संचालित महत्वपूर्ण गति अधिक संवेदनशील
• कम अवमंदन प्रणालियाँ: न्यूनतम संरचनात्मक या असर अवमंदन
• उच्च लंबाई-से-व्यास अनुपात: पतले रोटर अस्थिरता के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं

नैदानिक विशेषताएँ

कंपन हस्ताक्षर

भाप का भंवर विशिष्ट पैटर्न उत्पन्न करता है जिसे पहचाना जा सकता है vibration analysis:

पैरामीटर	विशेषता
आवृत्ति	उप-तुल्यकालिक, आमतौर पर 0.3-0.6× चलने की गति, अक्सर प्राकृतिक आवृत्ति पर लॉक हो जाता है
आयाम	उच्च, अक्सर सामान्य असंतुलित कंपन से 5-20 गुना अधिक
शुरुआत	अचानक, सीमा से ऊपर की गति या दबाव
गति निर्भरता	गति परिवर्तन के साथ आवृत्ति लॉक हो सकती है और ट्रैक नहीं हो सकती
कक्षा	बड़ा गोलाकार या अण्डाकार, अग्रगामी अग्रगमन
स्पेक्ट्रम	प्रमुख उप-तुल्यकालिक शिखर

अन्य अस्थिरताओं से विभेदन

• बनाम तेल व्हर्ल/व्हिप: भाप का भंवर भूलभुलैया सील वाले टर्बाइनों में होता है; तेल का भंवर सादे जर्नल बियरिंगों में होता है
• बनाम असंतुलन: भाप भंवर उप-तुल्यकालिक है; असंतुलन 1× तुल्यकालिक है
• बनाम रब: भाप का भंवर बिना संपर्क के भी हो सकता है; आवृत्ति रगड़ से प्रेरित कंपन की तुलना में अधिक स्थिर होती है

रोकथाम और शमन के तरीके

सील डिज़ाइन संशोधन

1. एंटी-स्विर्ल डिवाइस (स्विर्ल ब्रेक)

• सील के ऊपर की ओर स्थिर पंख या बाधक
• भाप प्रवाह से स्पर्शरेखीय वेग घटक को हटाएँ
• क्रॉस-युग्मन बलों को महत्वपूर्ण रूप से कम करें
• सबसे प्रभावी और सामान्य समाधान

2. हनीकॉम्ब सील्स

• चिकनी भूलभुलैया सील भूमि को छत्ते जैसी संरचना से बदलें
• अशांति पैदा करता है जो भंवर ऊर्जा को नष्ट कर देता है
• सील क्षेत्र में प्रभावी अवमंदन बढ़ाता है
• आधुनिक गैस टर्बाइनों में उपयोग किया जाता है

3. बढ़ी हुई सील क्लीयरेंस

• बड़े रेडियल क्लीयरेंस वायुगतिकीय बलों को कम करते हैं
• समझौता: रिसाव बढ़ने के कारण टरबाइन की दक्षता कम हो जाती है
• आमतौर पर केवल अस्थायी उपाय के रूप में उपयोग किया जाता है

4. डैम्पर सील

• विशिष्ट सील डिज़ाइन जो सील करते समय अवमंदन प्रदान करते हैं
• पॉकेट डैम्पर सील, होल-पैटर्न सील
• क्रॉस-युग्मन का प्रतिकार करने के लिए स्थिरीकरण बल जोड़ें

असर प्रणाली में सुधार

• बियरिंग डैम्पिंग बढ़ाएँ: टिल्टिंग पैड बेयरिंग का उपयोग करें या स्क्वीज़ फिल्म डैम्पर्स जोड़ें
• बेयरिंग प्रीलोड: प्रभावी कठोरता और अवमंदन को बढ़ाता है
• अनुकूलित असर डिजाइन: अधिकतम स्थिरता के लिए बेयरिंग प्रकार और विन्यास का चयन करें

परिचालन नियंत्रण

• गति प्रतिबंध: परिचालन गति को अस्थिरता सीमा से नीचे तक सीमित करें
• लोड प्रबंधन: हल्के भार वाले संचालन से बचें जो बेयरिंग डैम्पिंग को कम करता है
• दबाव नियंत्रण: जब संभव हो तो सील दबाव अंतर को कम करें
• सतत निगरानी: उप-तुल्यकालिक अलार्म के साथ वास्तविक समय कंपन निगरानी

पता लगाना और आपातकालीन प्रतिक्रिया

प्रारंभिक चेतावनी संकेत

• कंपन स्पेक्ट्रम में दिखाई देने वाली छोटी उप-तुल्यकालिक चोटियाँ
• आंतरायिक उच्च-आवृत्ति घटक
• गति सीमा के निकट पहुंचने पर समग्र कंपन स्तर में धीरे-धीरे वृद्धि
• में परिवर्तन कक्षा आकार

भाप के भंवर का पता चलने पर तत्काल कार्रवाई

1. गति को कम करें: तुरंत गति सीमा से नीचे कम करें
2. देरी मत करो: आयाम 30-60 सेकंड में स्वीकार्य से विनाशकारी तक बढ़ सकता है
3. आपातकालीन शटडाउन: यदि कटौती अपर्याप्त है या संभव नहीं है
4. दस्तावेज़ घटना: आरंभ में गति, आवृत्ति, अधिकतम आयाम, स्थितियां रिकॉर्ड करें
5. पुनः आरंभ न करें: जब तक मूल कारण की पहचान और सुधार नहीं हो जाता

उद्योग और अनुप्रयोग

भाप का भंवर विशेष रूप से चिंता का विषय है:

• विद्युत उत्पादन: बड़े भाप टरबाइन-जनरेटर
• पेट्रोकेमिकल: भाप से चलने वाले कंप्रेसर और पंप
• गैस टर्बाइन: विमान इंजन, औद्योगिक गैस टर्बाइन
• प्रक्रिया उद्योग: भूलभुलैया सील के साथ कोई भी उच्च गति टर्बोमशीनरी

अन्य घटनाओं से संबंध

• तेल भंवर: समान तंत्र लेकिन सील के बजाय तेल फिल्मों को वहन करने में
• शाफ्ट व्हिप: प्राकृतिक आवृत्ति पर आवृत्ति लॉक-इन, समान व्यवहार
• रोटर अस्थिरता: भाप भंवर स्व-उत्तेजित रोटर अस्थिरता का एक प्रकार है

आधुनिक टर्बाइन डिज़ाइन और संचालन में स्टीम व्हर्ल एक महत्वपूर्ण विचार बना हुआ है। हालाँकि सील तकनीक और बेयरिंग प्रणालियों में प्रगति ने इसकी घटना को कम कर दिया है, फिर भी उच्च गति, उच्च दाब वाली टर्बोमशीनरी पर काम करने वाले इंजीनियरों और ऑपरेटरों के लिए इस घटना को समझना आवश्यक है।.

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