Memahami Putaran Rotor dan Ketidakstabilan Cambuk

Definisi: Apa itu Whirl dan Whip?

Pusaran Minyak dan Minyak Cambuk adalah dua bentuk eksitasi diri yang saling terkait dan sangat berbahaya, sub-sinkron Getaran yang terjadi pada mesin putar berkecepatan tinggi yang dilengkapi bantalan film fluida (jurnal). Getaran ini bukan getaran paksa yang disebabkan oleh masalah seperti ketidakseimbangan, melainkan ketidakstabilan rotor di mana gerakan rotor itu sendiri menghasilkan gaya yang menopang dan memperkuat getaran. Keduanya dicirikan oleh poros rotor yang "berputar"—bergerak maju dalam orbit yang besar—di dalam celah bantalannya.

Mekanisme: Bagaimana Itu Terjadi?

Pada bantalan film fluida, poros yang berputar ditopang oleh irisan oli bertekanan tinggi. Poros tidak berada di tengah bantalan, melainkan bergerak naik di salah satu sisinya. Saat oli ditarik oleh poros, oli itu sendiri bersirkulasi dengan kecepatan rata-rata sedikit kurang dari setengah kecepatan permukaan poros.

Pusaran Minyak terjadi ketika lapisan oli yang bersirkulasi ini mulai “mendorong” poros di sekitar bantalan, menyebabkannya berputar dalam orbit maju yang besar. Frekuensi putaran ini ditentukan oleh kecepatan rata-rata lapisan oli, yang biasanya berkisar antara 42% dan 48% dari kecepatan lari poros (0,42x hingga 0,48x)Ini adalah tanda getaran subsinkron klasik.

Pusaran Minyak: Pendahulu

Pusaran minyak seringkali merupakan tahap awal ketidakstabilan. Karakteristiknya adalah:

• Frekuensi: Muncul sebagai puncak yang jelas dalam spektrum FFT antara 0,42x dan 0,48x RPM.
• Perilaku: Frekuensi putaran *akan meningkat* seiring dengan bertambahnya kecepatan mesin, dan selalu berada dalam kisaran ~45%.
• Kerasnya: Kondisi ini dapat menyebabkan getaran yang tinggi, tetapi terkadang stabil. Kondisi ini dapat muncul atau menghilang seiring perubahan beban mesin, kecepatan, atau suhu oli. Meskipun tidak diinginkan, kondisi ini tidak selalu langsung merusak.

Oil Whip: Bahaya Kritis

Minyak Cambuk adalah kondisi yang jauh lebih parah dan berbahaya yang berkembang akibat pusaran oli. Kondisi ini terjadi ketika kecepatan mesin meningkat hingga mencapai titik di mana frekuensi pusaran oli (pada kecepatan operasi ~45%) menjadi sama dengan frekuensi rotor. frekuensi alami pertama (kecepatan kritis pertamanya).

Ketika ini terjadi, pusaran oli "mengunci" frekuensi alami rotor dan menimbulkan resonansi. Karakteristik pusaran oli adalah:

• Frekuensi: Frekuensi getaran menjadi “terkunci” pada frekuensi alami pertama rotor dan *tidak meningkat lebih jauh* bahkan saat mesin terus menambah kecepatan.
• Amplitudo: Amplitudo getaran tumbuh sangat besar dan menjadi hebat dan tidak stabil.
• Perilaku: Oil whip sangat merusak dan tidak akan hilang meskipun kecepatannya terus ditingkatkan. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan parah pada bantalan, seal, dan rotor itu sendiri dalam waktu yang sangat singkat.

Kecepatan awal whip biasanya sedikit lebih dari dua kali kecepatan kritis pertama rotor. Mesin yang mengalami whip oli memerlukan penghentian segera.

Cara Mengidentifikasi Whirl dan Whip

• Analisis Spektrum: Carilah puncak subsinkron yang kuat. Saat memulai, jika frekuensi puncak meningkat seiring kecepatan, itu adalah pusaran. Jika frekuensi puncak "mendatar" pada titik tertentu sementara puncak kecepatan lari 1x terus meningkat, itu telah bertransisi menjadi cambuk.
• Plot Orbit: Orbit poros akan berupa lingkaran atau elips besar yang bergerak maju, sering kali dengan getaran kecepatan lari 1x yang ditumpangkan, sehingga menciptakan tampilan “loop-the-loop”.
• Plot Air Terjun: Plot air terjun dari uji permulaan memberikan gambaran sejelas mungkin, yang menunjukkan frekuensi pusaran minyak meningkat seiring kecepatan hingga berpotongan dengan frekuensi alami pertama dan bertransisi menjadi pusaran minyak.

Penyebab dan Solusi

Ketidakstabilan ini kompleks dan dipengaruhi oleh desain bantalan, geometri rotor, viskositas oli, suhu, dan beban. Ketidakstabilan ini tidak disebabkan oleh ketidakseimbangan dan tidak dapat diperbaiki dengan penyeimbangan. Solusinya biasanya berupa perubahan pada tingkat desain, seperti:

• Beralih ke desain bantalan yang lebih stabil (misalnya, bantalan bantalan miring).
• Mengubah viskositas atau suhu oli.
• Meningkatkan beban bantalan.
• Memperkenalkan fitur seperti alur atau bendungan ke dalam bantalan untuk mengganggu aliran oli melingkar.

← Kembali ke Indeks Utama