Razumijevanje vrtloga ulja

Definicija: Što je vrtlog ulja?

Uljni vrtlog je vrsta samopobudne, nestabilne vibracije koja se javlja u strojevima opremljenim ležajevima s fluidnim filmom (kliznim ležajevima), kao što su velike turbine, kompresori i pumpe. To je oblik nestabilnosti uzrokovane fluidom gdje uljni film koji podupire osovinu počinje gurati osovinu oko zazora ležaja kružnim pokretom prema naprijed. Ovo "vrtložno" kretanje je subsinkroni vibracija, što znači da se javlja na frekvenciji nižoj od brzine rada stroja (1X).

Karakteristike uljnog vrtloga

Uljni vrtlog ima nekoliko različitih i prepoznatljivih karakteristika u podacima o vibracijama:

• Frekvencija: Najistaknutija značajka je vrhunac vibracije velike amplitude na frekvenciji nešto manjoj od polovice brzine rada, obično između 0,4X i 0,48X (tj. 40% do 48% brzine vrtnje osovine). Na primjer, u stroju koji radi na 3000 okretaja u minuti (50 Hz), vrtlog ulja pojavio bi se na približno 1200-1440 okretaja u minuti (20-24 Hz).
• Smjer: Vibracija je prvenstveno radijalna (horizontalna i vertikalna) i često vrlo usmjerena.
• Orbitni grafikon: Kada se promatra na orbitalnom dijagramu iz XY sondi za mjerenje blizine, uljni vrtlog izgleda kao velika, precesirajuća i često iskrivljena (nekružna) orbita s jednom, dobro definiranom unutarnjom petljom.
• Ponašanje: Vrtlog ulja nije vezan za određenu brzinu. Ako se brzina stroja poveća, frekvencija vrtloga će se također povećati, uvijek održavajući svoj karakteristični omjer od ~0,4X – 0,48X nove brzine rada. Ovo je ključna razlika od strukturne rezonancije, koja se javlja na fiksnoj frekvenciji bez obzira na brzinu osovine.

Mehanizam: Kako nastaje vrtlog ulja?

Vrtlog ulja uzrokovan je dinamikom hidrodinamičkog uljnog klina koji podupire osovinu u kliznom ležaju. Pri normalnom radu, rotirajuća osovina vuče ulje u klinasti otvor, stvarajući tlačno polje koje podiže i podupire osovinu. Osovina se ne nalazi u središtu ležaja, već je malo pomaknuta.

Ulje u ovom klinu također cirkulira oko ležaja otprilike upola manjom brzinom od brzine osovine. Ako je ležaj malo opterećen ili ima preveliki zazor, stabilizacijske sile mogu biti slabe. Mali poremećaj može uzrokovati da osovina bude "zarobljena" cirkulirajućim filmom ulja, koji zatim počinje gurati osovinu u kružnoj putanji oko ležaja. To stvara samoodrživu vibraciju koja može narasti do vrlo visokih amplituda, često ograničenih samo samim zazorom ležaja (tj. osovina počinje udarati u ležaj).

Uljni bič: Teži oblik

Ako se brzina stroja poveća do točke u kojoj se frekvencija vrtloga ulja (~0,4X – 0,48X) podudara s jednom od vlastitih frekvencija rotora (a kritična brzina), stanje postaje mnogo teže. To se naziva bič za ulje.

• Zaključana frekvencija: Vibracija se „fiksira“ na prirodnu frekvenciju rotora i ne povećava se dalje s povećanjem brzine stroja.
• Visoka amplituda: Rezonantno stanje uzrokuje da amplituda vibracija postane izuzetno visoka i često destruktivna.
• Opasnost: Uljni bič je vrlo opasno i nestabilno stanje koje može dovesti do katastrofalnog kvara stroja.

Uobičajeni uzroci i rješenja

• Uzroci: Lagano opterećeni ležajevi, preveliki zazor ležaja, neispravna viskoznost ulja (preniska), visok tlak ulja ili dizajn stroja koji kritičnu brzinu postavlja na približno dvostruku brzinu rada.

– Rješenja: Rješenja imaju za cilj prekinuti nestabilni uljni film. To može uključivati povećanje opterećenja ležaja, promjenu viskoznosti ulja ili redizajn ležajeva kako bi imali značajke protiv vrtloženja (npr. ležajevi s limunskim otvorom, tlačnim branama ili nagibnim pločicama).

← Natrag na glavni indeks