Ротор Whirl және Whip тұрақсыздықтарын түсіну
Whirl and whip — қайталап аталатын oil whirl және oil whip — өзін-өзі ынамдандырылған, өте қауіпті екі байланысты түрі, sub-synchronous vibration жоғары жылдамдықтағы айналмалы машиналарда пайда болғанда, сұйық пленкалы (journal) подшипниктерде жұмыс істейді. Олар мәжбүрлі вибрациялар сияқты ақаулықтармен ынамдандырылмайды; unbalance or misalignmentорнына олар ротор ауырлығы болып табылады, онда ротордың өзінің қозғалысы вибрацияны ынамдандыратын және күшейтетін күштерді өндіреді. Екі жағдайда да валик “whirl” істейді — ол өзінің подшипник толерансы ішінде болмаса өргелі ауданда ілгерілей оралады, өзінің айналуынан ерекше жолды сызады.
1. Анықтамасы: Whirl және Whip дегеніміз не?
Күнделік “whirl” терминінің бірге сұра құраған екі идеяны бөлу құнды. Spin ротордың өзінің геометриялық осі бойынша айналуы болып табылады. Whirl (немесе прецессия) осы ос бүтін болып подшипник ішінде үлкен шеңберге айналуы — айналмалы монета, оның орталығы сонымен қатар столдың айналасында айналатын елестетіңіз. Барлық роторлар сәл whirl істейді; қиынша басталады whirl болғанда өзі болмасын құнды жауап болуын тоқтатады қалдық дисбалансы and becomes self-excited, оның энергиясын тұрақты айналуынан алады, сыртқы мәйлік ынамдандыруынан емес. Oil whirl подшипник масла пленкасы ынамдандырылған өзін-өзі ынамдандырылған прецессия болып табылады; oil whip бұл өңдіге салты қайта ҡүштету болуы мүмкін. Энергия көзі айналу өзі болғандықтан, бұл нестабильліктерді балансқа салу мүмкін емес — синхронды мәселелері болып келген анықтамалық контраст.
2. Механизм: Ол қалай орын алады?
Сұйық пленкалы подшипникте айналмалы валик болмасын металл-металл контактына қолдау қажет, әлде жоғары қысымды масла ығысымының арқасында қолдау ала алмайды. Валик подшипник орталығында отырмайды; ол бір жақтан жүгі ынамдайды. Журналдық беті аннульдік аралықта масла сүйрейтіндіктен, майлау сұйықтығы валиктің беткі жылдамдығының жартысынан аздығы орташа жылдамдықта — валиктіге тиген сұйықтық валик жылдамдығында, тұрақты подшипник қабырғасына қарсы болған сұйықтық сағынсыз түндіктерге ұқсайды, және негіздік орташа 0.5× төмендеуге түседі.
Oil whirl циркуляциялық пленка сәл жүкталмаған валикті өндіріп алуға "итер" кезінде орын алады, оны подшипник ішінде үлкен ілгерілі ауданға көлбейтіндіктерде. Whirl жиілігі масла пленкасының орташа жылдамдығы ынамдайды, әдетте 42% and 48% of running speed (0.42× to 0.48×). Бұл айрықша субсинхронды имзасы — жақынға, бірақ ешқашан дәл өлшеуіне running speed — талдаушылар іздейтін саусақ ізі. (“жартыдан ешқалай кем” санаты да сондықтан мұнай айналымы кейде ерікті түрде “жартыселдік айналым” деп аталады, дегенмен шын мәніндегі мәні 0,5× қа өтіп жетпейді.)
3. Мұнай айналымы: алдын ала болжам
Мұнай айналымы әдетте тұрақсыздықтың ашылым кезеңі — ескерту, әлі де апат емес. Оның сипаттамалары:
- Frequency: бөлінген шың түрінде пайда болады FFT spectrum between 0.42× and 0.48× of RPM.
- Behaviour: айналым жиілігі increases машина жылдамдығы өскен сайын әрқашан жүрістің шамамасы ~45% пропорциясын көздейді. Пуск кезінде ол 1× түзуінің астында субсинхронды көлеңке түрінде өседі.
- Severity: ол жоғары, кейде тұрақты вибрацияны құра алады және жүк, жылдамдық немесе мұнай температурасы өзгерген сайын пайда болуы немесе жоғалуы мүмкін. Өндіктеу құйынсыз — бірақ әрқашан бірден оқ емес.
- Sensitivity: жылтылай жүктелген, шамадан артық өлшемді немесе істелген подшипниктер әдеттен ұйқынамас себепші, өйткені төмен меншікті жүк мұнай қозғалтпасының валты позициясына басым болуына мүмкіндік береді.
4. Мұнай сойылмасы: сыни қауіп
Мұнай сойылмасы мұнай айналымынан тікелей бөлінетін әлде қайда ауыр жағдай. Ол машина мұнай-айналым жиілігі (жүрістің шамамасы 45% де) ротордың first табиғи жиілігі — its first critical speedіске асталған сайын. Сол сәтте айналым “табиғи жиілікке іргеленіп” бағынады және толық resonanceорын ауыстырады. Оның сипаттамалары:
- Frequency: вибрация ротордың бірінші табиғи жиілігіне бағынады және әрі қарай өндіміді, машина әлдеқашан жылдамдықты дамитуы шалмамасына қарай — сондықтан субсинхронды шың “төмінеді”, 1× шың өндіктілік түрде жүрсе де.
- Amplitude: вибрация өте үлкен болып, ауырсынды және тұрақсыз болып өндіі.
- Behaviour: мұнай сойылмасы өте ақыспалы және орындамас not одан да жылдамдығы өндіктілік түрде құтылу. Ол подшипниктерді, мөлшерлеме және ротордың өзін өте қысқа уақытта сынаға салуы мүмкін, кейде өте өндіктілік rotor rub орбита өндіктілік аймағын толтырғандықтан.
сойылма басталған жылдамдық әдетте жақын болады ротордың бірінші критикалық жылдамдығының екі есесі — ~0.5× айналу сызығы бірінші табиғи жиілігімен қиылысатын нүкте. Мұнай сығуының ұстамасындағы машина дереу shutdown; бұл өте дәл machinery-protection жүйелері сәтке келтіруге құрылған.
5. Айналуды және сығуды анықтау
- Спектрлік талдау: күшті синхрондыдан төмен пиктің болуын іздеңіз. Жұмысқа кірісінде, егер сол пиктің жиілігі жылдамдықпен өсіп жатса, бұл айналу; егер ол 1× пикі өсіп жатып, тұрақты мәнде «тетік болса», ол сығуға ауысуы керек.
- Orbit plot: валдың орбитасы үлкен, алға бағытталған айналалу немесе эллипс, және жиі 1× компонентінің үстіне қойылуы сипаттамалық «айналмалы ілмек» бөлігін береді.
- Waterfall plot: су құмалтаны (немесе cascade) іске қосу графигі ең түсінікті көрінісін береді, айналу жиілігі жылдамдықпен өсіп, бірінші табиғи жиілікпен қиылысып, сығуға сағындыруын көрсетеді. Осы қиылысулардын картографиялау дәл осындай Campbell диаграммасы is for.
Айналу және сығу 1×-ден төмен болғандықтан, талдаушы жұмыс жылдамдығынан әлде қайда төмен жетісі және фазасын нақ түрде шешімде болуы керек. Balanset сияқты портативті екі арналы құрылғысы Балансет-1А синхрондайтылған amplitude and phase жұмыс жылдамдық компонентінің іске қосу немесе тоқтатудың кезінде, бұл инженерді сайта біржана ситуациялы төмен жиліктік пиктінің ағымды теңсіздік дегілік шынайы подшипник тұрақсыздығы екенін растауына беріп, өйткені балансау мәселесін үш айтқаны салмақсыз. Бұл балалай құрылмайтын түзету үшін де, қажет еместі, содан бәлкім бәлінің өзі болсын, сөздеген кір құндықтың болмысын шегүндеу керек.
6. Себептері және шешімдері
Бұл тұрақсыздықтар подшипник конструкциясы, ротордың геометриясы, мұнайдың вязкостысы, температурасы және жүк арқылы басқарылады — ресімді түрде ұтылған өзара әрекеттесулердің түйіндеді жиынтығы rotor dynamics. Олар теңсіздік ұстамасында емес және теңгеру; шешімдері конструкция деңгейіндегі өзгерістер болып табылады:
- Тағы ұстамалы подшипник геометриясына ауысыңыз, мысалы, жантайған панельді журналды подшипниге.
- Мұнайдың вязкостысын немесе жұмыс температурасын өзгертіңіз фильмнің іс-әрекетін өзгертуге.
- Іс жүргіліктің арналасы жүктемесін төмендетіңіз, осылайша валы міцтерек отырса және май қалқалайтын күштің ықпалы жоға айналады.
- Айналмалы май ағынын бөлетін ойықтарды, осьтік бөліктерді немесе лимон сүйегінің профильін қосыңыз.
Ұқсас нестабильділік steam whirl, түрбиналардағы май бөлісінің күштері емес, аэродинамикалық күштерінен туындайды, бірақ ұқсас өзінөзі сынамалайтын субсинхронды суреттемені туындатады — «айналмалану» қасиеті бойынша біріктірілген құбылыс тобы екенін еске түсіндіреді: ротор өз орбитасына энергия беру арқылы.
