Rotoriaus sūkurio ir plaktuko nestabilumo supratimas

Apibrėžimas: Kas yra „Whirl“ ir „Whip“?

Naftos sūkurys ir Aliejaus plaktuvas yra dvi susijusios ir labai pavojingos savęs susijaudinimo formos, subsinchroninis vibracija, atsirandanti greitaeigėse besisukančiose mašinose su skysčio plėvelės (slankiojančiais) guoliais. Tai nėra priverstinės vibracijos, kurias sukelia tokios problemos kaip disbalansas, bet yra rotoriaus nestabilumas kur paties rotoriaus judėjimas sukuria jėgas, kurios palaiko ir didina vibraciją. Abiem būdingas rotoriaus veleno „sūkuriavimas“ – judesys į priekį plačia orbita – guolio tarpelyje.

Mechanizmas: kaip tai vyksta?

Skysčio plėvelės guolyje besisukantį veleną laiko aukšto slėgio alyvos pleištas. Velenas nėra guolio centre, o juda aukštyn iš vienos pusės. Alyvai tempiant velenu, pati alyva cirkuliuoja vidutiniu greičiu, šiek tiek mažesniu nei pusė veleno paviršiaus greičio.

Naftos sūkurys atsiranda, kai ši cirkuliuojanti alyvos plėvelė pradeda „stumti“ veleną aplink guolį, sukeldama jam didelę, į priekį nukreiptą orbitą. Šio sūkurio dažnį lemia vidutinis alyvos plėvelės greitis, kuris paprastai yra tarp Veleno sukimosi greičio 42% ir 48% (0,42x–0,48x)Tai klasikinis subsinchroninio virpesių parašas.

Naftos sūkurys: pirmtakas

Alyvos sūkuriai dažnai yra pradinė nestabilumo stadija. Jo charakteristikos yra šios:

• Dažnis: Atsiranda kaip atskiras FFT spektro pikas tarp 0,42x ir 0,48x RPM.
• Elgesys: Sūkurio dažnis *didės* didėjant mašinos greičiui, visada išlikdamas maždaug 45% diapazone.
• Sunkumas: Tai gali sukelti didelę, bet kartais stabilią vibraciją. Ji gali atsirasti arba išnykti keičiantis mašinos apkrovai, greičiui ar alyvos temperatūrai. Nors ir nepageidautina, ji ne visada yra iš karto žalinga.

Aliejaus plakimas: kritinis pavojus

Aliejaus plaktuvas yra daug sunkesnė ir pavojingesnė būklė, kuri išsivysto dėl alyvos sūkurio. Ji atsiranda, kai mašinos greitis padidėja iki taško, kuriame alyvos sūkurio dažnis (esant ~45% veikimo greičiui) tampa lygus rotoriaus dažniui. pirmasis natūralus dažnis (pirmasis kritinis greitis).

Kai taip nutinka, alyvos sūkurys „užsifiksuoja“ ant rotoriaus natūralaus dažnio ir sukelia rezonansą. Alyvos sūkurio charakteristikos yra šios:

• Dažnis: Vibracijos dažnis „užfiksuojamas“ ties pirmuoju rotoriaus natūraliuoju dažniu ir *nebedidėja* net ir mašinai toliau greitėjant.
• Amplitudė: Vibracijos amplitudė labai padidėja ir tampa agresyvi bei nestabili.
• Elgesys: Alyvos plakimas yra itin žalingas ir neišnyks net didinant greitį. Jis gali labai greitai sukelti katastrofišką žalą guoliams, sandarikliams ir pačiam rotoriui.

Greitis, kuriuo prasideda alyvos plakimas, paprastai yra šiek tiek daugiau nei dvigubai didesnis už pirmąjį kritinį rotoriaus greitį. Mašiną, kurioje atsiranda alyvos plakimas, reikia nedelsiant išjungti.

Kaip atpažinti sūkurį ir plakimą

• Spektro analizė: Ieškokite stipraus nesinchroninio piko. Paleidimo metu, jei piko dažnis didėja kartu su greičiu, tai yra sūkurinis dažnis. Jei piko dažnis tam tikrame taške „išsilygina“, o 1x veikimo greičio pikas toliau didėja, tai yra virto bangavimu.
• Orbitos grafikas: Veleno orbita bus didelis, į priekį judantis apskritimas arba elipsė, dažnai su 1x darbinio greičio vibracija, sukuriančia „kilpos-kilpos“ vaizdą.
• Krioklio sklypas: Paleidimo bandymo krioklio diagrama pateikia aiškiausią įmanomą vaizdą, rodydama, kad alyvos sūkurio dažnis didėja greičiu, kol susikerta su pirmuoju natūraliu dažniu ir pereina į alyvos plakimą.

Priežastys ir sprendimai

Šie nestabilumai yra sudėtingi ir jiems įtakos turi guolio konstrukcija, rotoriaus geometrija, alyvos klampumas, temperatūra ir apkrova. Jų nesukelia disbalansas ir jų negalima ištaisyti balansuojant. Sprendimai paprastai yra projektavimo lygio pakeitimai, tokie kaip:

• Keitimas į stabilesnę guolio konstrukciją (pvz., guolis su pakreipiama trinkelėmis).
• Keičiant alyvos klampumą arba temperatūrą.
• Padidinti guolio apkrovą.
• Į guolį įterpiamos tokios detalės kaip grioveliai ar užtvankos, kurios sutrikdo alyvos tekėjimą aplink jį.

← Atgal į pagrindinį rodyklę