Vibrazione sub-sincrona e sincrona spiegata

Definizione: Che cosa è la vibrazione sincrona?

Vibrazione sincrona è qualsiasi vibrazione che si verifica a una frequenza che è un multiplo intero della velocità di rotazione primaria della macchina. È "in sincronia" con la rotazione dell'albero. Questa è la categoria di vibrazione più comune riscontrata nei macchinari.

• La vibrazione esattamente alla velocità di corsa (1x) è sincrona.
• Anche le vibrazioni a velocità doppia (2x), tripla (3x) e così via rispetto alla velocità di corsa sono vibrazioni sincrone, spesso definite "armoniche" della velocità di corsa.

La stragrande maggioranza dei guasti comuni dei macchinari, come sbilanciare, disallineamento, E allentamento meccanico, si manifestano tutte come vibrazioni sincrone. Ad esempio, la vibrazione causata dallo squilibrio sarà sempre a 1x RPM, seguendo perfettamente qualsiasi variazione di velocità della macchina.

Definizione: Che cosa è la vibrazione sub-sincrona?

Vibrazione sub-sincrona è qualsiasi vibrazione che si verifica a una frequenza *inferiore* alla velocità di rotazione primaria (1x). Il prefisso "sub-" significa "inferiore". La presenza di vibrazioni sub-sincrone significative è spesso un serio segnale di allarme, poiché è tipicamente causata da fenomeni dinamici del rotore autoeccitati e instabili piuttosto che da semplici guasti meccanici. A differenza delle vibrazioni sincrone, la funzione di forzatura per le vibrazioni sub-sincrone è generata dal movimento del rotore stesso.

Cause comuni di vibrazione sub-sincrona

Le vibrazioni sub-sincrone rappresentano un problema importante nelle turbomacchine ad alta velocità dotate di cuscinetti a film fluido.

1. Vortice d'olio

Questa è la forma più comune di instabilità sub-sincrona. Si verifica nei cuscinetti a film fluido quando il film d'olio idrodinamico che supporta l'albero inizia a "sbattere" attorno al cuscinetto, spingendo l'albero in avanti. Ciò crea una vibrazione distinta a una frequenza di circa Da 0,42 a 0,48 volte la velocità di corsa (0,42x – 0,48x)Il vortice d'olio dipende spesso dal carico e dalla temperatura e può apparire o scomparire al variare delle condizioni della macchina.

2. Frusta d'olio

La frusta d'olio è una forma più grave e pericolosa di vortice d'olio. Si verifica quando la frequenza del vortice d'olio coincide e si "blocca" sulla prima frequenza naturale del rotore (velocità critica). Quando ciò accade, l'ampiezza della vibrazione sub-sincrona può aumentare notevolmente e non scomparire con l'aumento della velocità. Infatti, la vibrazione rimarrà alla frequenza di velocità critica del rotore anche con un'ulteriore accelerazione della macchina. La frusta d'olio è una condizione altamente distruttiva che richiede l'arresto immediato della macchina.

3. Sfregamento rotore-statore

Uno sfregamento tra il rotore e una parte fissa può talvolta indurre vibrazioni sub-sincrone. Ciò si verifica spesso a frazioni intere della velocità di rotazione, come 0,5xLa componente 0,5x è un classico segno di sfregamento che fa "rimbalzare" il rotore una volta ogni due giri.

Come differenziarli in uno spettro FFT

L'identificazione di questi componenti in uno spettro FFT è semplice:

• Picchi sincroni: Cercare il picco 1x RPM (la velocità di funzionamento) e tutti i picchi che ricadono su multipli interi esatti (2x, 3x, ecc.).
• Picchi sub-sincroni: Cercare eventuali picchi significativi che compaiono sull'asse delle frequenze *prima* del picco 1x RPM. Un picco a circa 45% della velocità di rotazione è un classico segno di vortice d'olio.

Perché la distinzione è fondamentale

Distinguere tra vibrazione sincrona e sub-sincrona è di fondamentale importanza per la diagnostica:

• Problemi sincroni (come lo squilibrio) sono "vibrazioni forzate". Spesso possono essere corrette con regolazioni meccaniche come il bilanciamento o l'allineamento.
• Problemi sub-sincroni (come le vibrazioni a frusta) sono "vibrazioni autoeccitate" o instabilità. Indicano un problema con la progettazione o le condizioni fondamentali del sistema rotore-cuscinetto e non possono essere risolti tramite bilanciamento. La soluzione potrebbe comportare la modifica della progettazione del cuscinetto, la modifica della temperatura o della pressione dell'olio o la riprogettazione del rotore.

Per questo motivo, un picco sub-sincrono ad alta ampiezza è generalmente considerato una condizione di allarme più grave rispetto a un picco sincrono ad alta ampiezza.

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