回転機械におけるローター摩擦の理解
定義: ローター ラブとは何ですか?
ローターの擦れ （摩擦またはローター・ステーター接触とも呼ばれる）は、機械の回転部品がシール、ベアリングハウジング、ケーシング壁などの固定部品と断続的または継続的に接触する状態です。この接触により摩擦力が生じ、熱が発生し、独特の振動が発生します。 振動 すぐに対処しないと、急速に壊滅的な障害に発展する可能性のあるパターン。.
ローターの摩擦は、接触によって正のフィードバックループが発生する可能性があるため、特に危険です。振動が摩擦を引き起こし、摩擦が熱を発生し、熱が サーマルボウ, 熱による湾曲は振動を増大させ、より深刻な摩擦を引き起こします。このスパイラルは、止めなければ数分で機械を破壊する可能性があります。.
ローター摩擦の種類
1. 軽い摩擦（断続的な接触）
- たわみのピークサイクル中に短時間、時折接触する
- 特定の速度または動作条件でのみ発生する可能性があります
- 不規則で断続的な振動スパイクを発生する
- シールやラビリンスの隙間によく見られる
- 一時的には耐えられるが、修正が必要な問題を示している
2. 部分的な摩擦（継続的な軽い接触）
- 継続的な接触だが摩擦力は弱い
- ローターは静止面を削りながら回転を維持する
- 連続的なサブ同期または同期振動を生成
- 熱と摩耗粉を発生する
- 矯正しないと重度の擦れに進行する可能性がある
3. 強摩擦（完全環状接触）
- ローターはステーターと全周または大部分で接触する
- 非常に高い摩擦力
- 急激な温度上昇（数分で数百度）
- 激しい振動、しばしば混乱
- ローターの焼付きや壊滅的な故障につながる可能性がある
- 緊急停止が必要
擦り傷が起こりやすい場所
- ラビリンスシール: 隙間が狭いとシールの擦れが頻繁に起こる
- リテーナーベアリング: 重大事態発生時にシャフトをキャッチするように設計された緊急ベアリング
- バランスピストンシール: 多段圧縮機およびポンプ
- 中間段ダイヤフラム: タービンでは
- ベアリングハウジング: シャフトがベアリングキャップに接触する重篤なケース
- シャフトスリーブ: シール箇所の保護スリーブ
ローター摩擦の原因
過度の振動
クリアランス不足
- 不適切な組み立てにより、ラジアルクリアランスが不十分になる
- ウォームアップ中の熱膨張によるクリアランスの減少
- ベアリングの摩耗によりシャフトの動きが過剰になる
- 基礎沈下により固定部がローターに近づく
一時的なイベント
- 始動/惰力減速中に危険速度を通過
- 負荷の変化によりシャフトが突然たわむ
- 旅行イベントまたは緊急停止
- 過速度状態
ローター摩擦の振動特性
特徴的なパターン
- 準同期コンポーネント: 摩擦中の後方旋回による1倍以下の周波数（多くの場合1/2倍、1/3倍、1/4倍）
- 多重高調波: 非線形摩擦力により1×、2×、3×、4×
- 不規則な行動: 突然の変化 振幅 および頻度
- 広帯域ノイズ: 摩擦や衝撃によるランダムな高周波成分
- 位相不安定性: 位相角 不規則に変化する
スペクトル特性
- 分数オーダーおよび複数オーダーの多数のピーク
- ランダムな衝撃による高いノイズフロア
- スペクトルは急速かつ予測不能に変化する
- ウォーターフォールプロット 現れたり消えたりする周波数成分を表示する
軌道解析
シャフト軌道 摩擦中のパターンは非常に特徴的です。
- 不規則で歪んだ軌道形状
- 接触が発生する鋭角または平らな部分
- 摩擦の強さに応じて軌道形状が変化する
- 逆（後方）歳差運動成分を示すことが多い
結果と損害
即時的な影響
- 摩擦加熱: 接触すると局所的に高熱が発生する（300～600℃程度）
- サーマルボウ: 非対称加熱によりシャフトが曲がり、摩擦の深刻度が増す
- 着る： シャフトとステーターの表面から除去された材料
- 破片生成: 摩耗粒子がベアリングやシールを汚染する
二次被害
- シール破壊: ラビリンスアザラシの歯が摩耗したり折れたりした
- ベアリング過負荷: 摩擦力による負荷と発熱の増加
- パーマネントシャフトボウ: 過度の加熱は塑性変形を引き起こす可能性がある
- シャフトスコアリング: シャフト表面に摩耗した溝
壊滅的な失敗
- シャフトの焼き付き: 激しい摩擦による完全なロックアップ
- シャフト骨折: 熱影響部が亀裂の発生源となる
- ロータードロップ: 過熱によるベアリングの故障により、ローターがリテーナーベアリングまたはケーシングに落下する可能性がある。
- 火災の危険性: 高温の破片や火花は可燃性物質に引火する可能性がある
検出と診断
振動解析指標
- 複数の同期していないコンポーネントの突然の出現
- 不規則で再現性のない振動パターン
- 全体的な振動レベルの急激な増加
- 速度変化直後の振動の変化
- 鋭い特徴を持つ異常な軌道パターン
物的証拠
- ベアリングハウジング内の金属粉塵または粒子
- 露出したシャフト表面に目に見える摩耗跡や傷がある
- シール部品の損傷または摩耗
- ベアリング温度の上昇
- 聞こえる擦れる音や擦れる音
緊急対応
運転中にローターの擦れが疑われる場合:
- 重大度を評価する: 軽い摩擦であれば制御されたシャットダウンが可能だが、激しい摩擦の場合は直ちに緊急停止が必要となる。
- 速度を落とす: 可能であれば、振動を監視しながらゆっくりと速度を落とします。
- 温度を監視する: ベアリング温度の上昇は状態の悪化を示す
- 緊急シャットダウン: 振動が増大し続けたり、温度が急激に上昇したりする場合
- 再起動しないでください: クリアランスが検証され、擦れ箇所が特定されるまで
- ドキュメントイベント: 分析のために振動データ、温度、速度を記録する
予防と緩和
設計対策
- 摩擦が発生する可能性のあるすべての箇所で十分な半径方向のクリアランスを確保
- クリアランス設計における熱膨張を考慮する
- シール箇所に摩耗性コーティングを施し、軽い摩擦による損傷を最小限に抑えます。
- 過酷な状況でのたわみを制限するためにリテーナーベアリングを取り付ける
運用上の措置
- 良好な状態を維持する バランス シャフトのたわみを最小限に抑える
- 精密な位置合わせを確実に
- 適切なウォームアップ手順に従って熱膨張を管理してください
- 危険速度での操作を避ける
- 重要な機器の振動を継続的に監視
監視と保護
- 摩擦閾値レベル以下に設定された振動アラームを設置する
- ベアリングとシールの温度を監視する
- 近接プローブを使用してシャフトの位置とクリアランスを追跡します
- 過度の振動時に自動シャットダウンを実装する
ローターの擦れは、緊急の対応を必要とする状態です。その原因を理解し、特徴的な振動特性を認識し、適切な予防策と保護策を講じることは、回転機械、特にタービンやコンプレッサーのような高速回転や狭いクリアランスを持つ機器の安全な運転に不可欠です。.
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