Razumijevanje trenja rotora u rotirajućim strojevima

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je trljanje rotora?

Trenje rotora (također se naziva trljanje ili kontakt rotora i statora) je stanje u kojem rotirajuće komponente stroja povremeno ili kontinuirano dodiruju stacionarne dijelove kao što su brtve, kućišta ležajeva ili stijenke kućišta. Ovaj kontakt stvara sile trenja, generira toplinu i proizvodi karakteristične vibracija obrasce koji mogu brzo eskalirati do katastrofalnog neuspjeha ako se odmah ne riješe.

Trenje rotora je posebno opasno jer kontakt može stvoriti pozitivnu povratnu spregu: vibracije uzrokuju trenje, trenje stvara toplinu, toplina uzrokuje termalni luk, termalni luk povećava vibracije, što uzrokuje jače trenje. Ova spirala može uništiti stroj u nekoliko minuta ako se ne zaustavi.

Vrste trljanja rotora

1. Lagano trljanje (povremeni kontakt)

• Kratak, povremeni kontakt tijekom ciklusa vršnog otklona
• Može se pojaviti samo pri određenim brzinama ili radnim uvjetima
• Proizvodi nepravilne, povremene vibracijske skokove
• Često na brtvama ili labirintnim otvorima
• Može se kratko tolerirati, ali ukazuje na problem koji zahtijeva korekciju

2. Djelomično trljanje (kontinuirani lagani kontakt)

• Neprekidan kontakt, ali s laganom silom trenja
• Rotor održava rotaciju dok struže nepomičnu površinu
• Generira kontinuirane subsinkrone ili sinkrone vibracije
• Proizvodi toplinu i ostatke habanja
• Može napredovati do jakog trenja ako se ne ispravi

3. Jako trljanje (potpuni prstenasti kontakt)

• Rotor dodiruje stator po cijelom ili velikom dijelu opsega
• Vrlo visoke sile trenja
• Brz porast temperature (stotine stupnjeva u minutama)
• Jake vibracije, često kaotične
• Može dovesti do blokiranja rotora ili katastrofalnog kvara
• Zahtijeva hitno isključivanje iz nužde

Uobičajena mjesta za trljanje

• Labirintne brtve: Uski zazori uzrokuju trljanje brtvi
• Zadržavajući ležajevi: Ležajevi za hitne slučajeve dizajnirani za hvatanje osovine tijekom teških događaja
• Brtve klipa za uravnoteženje: U višestupanjskim kompresorima i pumpama
• Međustupanjske dijafragme: U turbinama
• Kućište ležaja: Teški slučajevi gdje osovina dodiruje poklopac ležaja
• Čahure osovine: Zaštitne navlake na mjestima brtvljenja

Uzroci trenja rotora

Prekomjerne vibracije

• Teško neravnoteža uzrokuje veliko otklon osovine
• Neusklađenost stvaranje kretanja osovine
• Djeluje u kritična brzina s rezonantnim pojačanjem
• Nestabilnost rotora (uljni bič, parni vrtlog)

Nedovoljan razmak

• Nepravilna montaža ostavlja nedovoljan radijalni razmak
• Termički rast smanjuje razmake tijekom zagrijavanja
• Trošenje ležaja koje omogućuje prekomjerno kretanje osovine
• Slijeganje temelja približava stacionarne dijelove rotoru

Prolazni događaji

• Prolazak kritične brzine tijekom pokretanja/usporavanja
• Promjene opterećenja uzrokuju nagli otklon osovine
• Događaji putovanja ili zaustavljanja u nuždi
• Uvjeti prekoračenja brzine

Vibracijski potpisi trenja rotora

Karakteristični obrasci

• Subsinkrone komponente: Frekvencije ispod 1× (često 1/2×, 1/3×, 1/4×) od povratnog vrtloga tijekom trljanja
• Višestruki harmonici: 1×, 2×, 3×, 4× zbog nelinearnih sila trenja
• Nepravilno ponašanje: Iznenadne promjene u amplituda i učestalost
• Šum širokopojasnog interneta: Slučajne, visokofrekventne komponente od trenja i udara
• Fazna nestabilnost: Fazni kutovi varirati nepravilno

Karakteristike spektra

• Brojni vrhovi na frakcijskim i višestrukim redovima
• Visok prag buke od nasumičnih udara
• Spektar se mijenja brzo i nepredvidivo
• Vodopadni prikazi prikazuju frekvencijske komponente koje se pojavljuju i nestaju

Analiza orbite

Orbita osovine uzorci tijekom trljanja su vrlo prepoznatljivi:

• Nepravilni, iskrivljeni oblici orbite
• Oštri kutovi ili ravna mjesta gdje dolazi do kontakta
• Oblik orbite se mijenja kako se mijenja intenzitet trenja
• Često pokazuje inverzne (unatrag) komponente precesije

Posljedice i šteta

Trenutni učinci

• Grijanje trenjem: Kontakt stvara intenzivnu lokalnu toplinu (moguće 300-600°C)
• Termalni luk: Asimetrično zagrijavanje uzrokuje savijanje osovine, povećavajući intenzitet trenja
• Nositi: Materijal uklonjen s površina osovine i statora
• Stvaranje otpada: Čestice habanja onečišćuju ležajeve i brtve

Sekundarna šteta

• Uništavanje pečata: Zubi labirintne brtve istrošeni ili slomljeni
• Preopterećenje ležaja: Povećana opterećenja i zagrijavanje zbog sila trenja
• Trajni luk s osovinom: Jako zagrijavanje može uzrokovati plastičnu deformaciju
• Bodovanje osovine: Utori istrošeni na površini osovine

Katastrofalni neuspjesi

• Zaglavljivanje osovine: Potpuno blokiranje zbog jakog trenja
• Prijelom osovine: Zona pod utjecajem topline stvara nastanak pukotine
• Pad rotora: Kvar ležaja zbog pregrijavanja omogućuje pad rotora na zadržavajuće ležajeve ili kućište
• Opasnost od požara: Vrući otpad ili iskre mogu zapaliti zapaljive materijale

Otkrivanje i dijagnoza

Pokazatelji analize vibracija

• Iznenadna pojava više subsinkronih komponenti
• Nepravilni, neponovljivi obrasci vibracija
• Oštro povećanje ukupne razine vibracija
• Promjene vibracija odmah nakon promjene brzine
• Neobični orbitalni obrasci s oštrim crtama

Fizički dokazi

• Metalna prašina ili čestice u kućištima ležajeva
• Vidljivi tragovi habanja ili udubljenja na izloženim površinama osovine
• Oštećene ili istrošene komponente brtve
• Povećanje temperature ležaja
• Čujni zvukovi struganja ili brušenja

Hitni odgovor

Ako se sumnja na trenje rotora tijekom rada:

1. Procijenite ozbiljnost: Lagano trljanje može omogućiti kontrolirano gašenje; jako trljanje zahtijeva trenutno zaustavljanje u nuždi
2. Smanjite brzinu: Ako je moguće, polako smanjite brzinu prateći vibracije
3. Praćenje temperatura: Rastuća temperatura ležajeva ukazuje na pogoršanje stanja
4. Hitno gašenje: Ako vibracije nastave rasti ili temperatura brzo raste
5. Ne ponovno pokretanje: Dok se ne provjere odobrenja i ne utvrdi mjesto trljanja
6. Događaj dokumenta: Zabilježite podatke o vibracijama, temperaturama i brzinama za analizu

Sprečavanje i ublažavanje

Mjere dizajna

• Odgovarajući radijalni zazori na svim potencijalnim mjestima trenja
• Uzmite u obzir toplinski rast prilikom projektiranja zračnosti
• Koristite abrazivne premaze na mjestima brtvljenja kako biste smanjili oštećenja od laganog trljanja
• Ugradite zadržavajuće ležajeve kako biste ograničili otklon tijekom teških događaja

Operativne mjere

• Održavajte dobro ravnoteža kako bi se smanjio otklon osovine
• Osigurajte precizno poravnanje
• Slijedite odgovarajuće postupke zagrijavanja kako biste upravljali toplinskim rastom
• Izbjegavajte rad pri kritičnim brzinama
• Kontinuirano pratite vibracije na kritičnoj opremi

Nadzor i zaštita

• Instalirajte alarme vibracija postavljene ispod praga trenja
• Praćenje temperature ležajeva i brtvi
• Koristite sonde za mjerenje blizine za praćenje položaja osovine i zazora
• Implementirajte automatsko isključivanje pri prekomjernim vibracijama

Trenje rotora predstavlja hitno stanje koje zahtijeva hitnu pozornost. Razumijevanje njegovih uzroka, prepoznavanje njegovih karakterističnih vibracijskih potpisa i provedba odgovarajućih mjera prevencije i zaštite ključni su za siguran rad rotirajućih strojeva, posebno kod opreme velike brzine ili opreme s uskim razmacima poput turbina i kompresora.

---

← Natrag na glavni indeks