오일 소용돌이 이해하기

정의: 오일 와일이란 무엇인가?

오일 소용돌이 대형 터빈, 압축기, 펌프와 같이 유체막(저널) 베어링이 장착된 기계에서 발생하는 자려 불안정 진동의 한 유형입니다. 이는 유체에 의해 유발되는 불안정성의 한 형태로, 축을 지지하는 유막이 베어링 간극 주위로 축을 전방 원 운동으로 밀기 시작합니다. 이 "회전" 운동은 하위 동기식 진동은 기계의 작동 속도(1X)보다 낮은 주파수에서 발생한다는 의미입니다.

오일 와일의 특성

오일 소용돌이는 진동 데이터에서 몇 가지 뚜렷하고 식별 가능한 특성을 가지고 있습니다.

• 빈도: 가장 두드러진 특징은 일반적으로 실행 속도의 절반보다 약간 낮은 주파수에서 큰 진폭의 진동 피크가 나타나는 것입니다. 0.4X와 0.48X (즉, 샤프트 회전 속도의 40%~48%). 예를 들어, 3000RPM(50Hz)으로 작동하는 기계에서 오일 와일은 약 1200~1440RPM(20~24Hz)에서 나타납니다.
• 방향: 진동은 주로 방사형(수평 및 수직)이며 종종 방향성이 매우 강합니다.
• 궤도 플롯: XY 근접 탐사선의 궤도 도표에서 볼 때, 오일 소용돌이는 크고 앞으로 세차운동하며 종종 왜곡된(원형이 아닌) 궤도로 나타나며, 명확하게 정의된 단일 내부 루프가 있습니다.
• 행동: 오일 와일은 특정 속도에 구속되지 않습니다. 기계 속도가 증가하면 와일의 주파수도 증가하여, 항상 새 작동 속도의 약 0.4배~0.48배의 특성 비율을 유지합니다. 이는 샤프트 속도와 관계없이 고정된 주파수로 발생하는 구조적 공진과 주요 차이점입니다.

메커니즘: 오일 소용돌이는 어떻게 발생하는가?

오일 와일은 저널 베어링에서 샤프트를 지지하는 유체 역학적 오일 웨지의 역학에 의해 발생합니다. 정상 작동 시, 회전하는 샤프트는 오일을 쐐기 모양의 틈으로 끌어당겨 샤프트를 들어 올리고 지지하는 압력장을 생성합니다. 샤프트는 베어링 중앙에 위치하지 않고 약간 어긋나 있습니다.

이 쐐기 내부의 오일은 베어링 주위를 샤프트 속도의 약 절반으로 순환합니다. 베어링에 부하가 가해지거나 간극이 과도하면 안정화력이 약해질 수 있습니다. 작은 외란에도 샤프트가 순환하는 오일 필름에 "포착"되어 베어링 주위로 원형 경로를 따라 샤프트를 밀어내기 시작합니다. 이로 인해 자체적으로 유지되는 진동이 발생하며, 이 진동은 매우 높은 진폭으로 커질 수 있으며, 종종 베어링 간극 자체에 의해서만 제한됩니다(즉, 샤프트가 베어링에 충격을 가하기 시작합니다).

오일 휩: 더 심각한 형태

기계의 속도가 오일 회전 주파수(~0.4X – 0.48X)가 회전자의 고유 주파수 중 하나(a)와 일치하는 지점까지 증가하면 임계 속도), 상태가 훨씬 더 심각해집니다. 이것을 오일 휩.

• 고정 주파수: 진동은 회전자의 고유 진동수에 "고정"되어 기계 속도가 증가함에 따라 더 이상 증가하지 않습니다.
• 높은 진폭: 공진 조건은 진동 진폭을 극도로 높이고 종종 파괴적으로 만듭니다.
• 위험: 오일 휩은 기계의 치명적인 고장으로 이어질 수 있는 매우 위험하고 불안정한 상태입니다.

일반적인 원인과 해결책

• 원인: 베어링에 부하가 적게 걸리거나, 베어링 간극이 너무 크거나, 오일 점도가 너무 낮거나, 오일 압력이 높거나, 기계 설계가 작동 속도의 약 2배에서 임계 속도를 발생시키는 경우입니다.

– 해결책: 해결책은 불안정한 오일막을 파괴하는 것입니다. 여기에는 베어링 하중 증가, 다른 오일 점도로 변경, 또는 베어링에 와일 방지 기능(예: 레몬보어, 프레셔댐, 틸팅패드 베어링)을 적용하도록 재설계하는 것이 포함될 수 있습니다.

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