Suprasti naftos sūkurį
Alyvos sūkurys yra savarankiškai sužadinamas, nestabilus virpesys, pasitaikantis mašinose, kuriose įrengta skysčio plėvelė (žurnalas) guoliai – tarp jų didelės turbinos, kompresoriai ir siurbliai. Tai yra skysčio sukelta nestabilumas kai alyvos plėvelė, palaikanti veleną, pradeda stumti veleną guolio tarpu pirmyn apskritiminiais judesiais. Kadangi šis sukimasis vyksta dažniu, mažesniu už mašinos darbo greitį (1×), tai yra subsinchroninis vibracija — ir, kadangi ji yra savaiminė, jos palaikymui nereikia išorinės varomosios jėgos.
1. Apibrėžimas: Kas yra „Oil Whirl“?
Nepatinka disbalansas, kuris yra sinchroninis (1×) priverstinis virpesys, aliejaus sūkurys yra savaime sužadinta vibracija: jį varanti energija gaunama iš paties veleno nuolatinio sukimosi, perduodamo per guolio alyvos plėvelę. Šis skirtumas svarbus diagnostikos požiūriu, nes savaiminiai nestabilumai gali atsirasti staiga, sparčiai didėti ir jų neįmanoma „subalansuoti“ taip, kaip tai daroma su 1× disbalansu.
2. „Oil Whirl“ savybės
Vibracijos duomenyse „Oil Whirl“ reiškinys pasižymi keliais aiškiai atpažįstamais požymiais:
- Dažnis: pagrindinis bruožas – didelio amplitudės pikas, kurio dažnis yra šiek tiek mažesnis nei pusė bėgimo greičio – paprastai tarp 0,4× ir 0,48× (40–48 % veleno greičio). Mašinoje, veikiančioje 3000 aps/min greičiu (50 Hz), alyvos sūkuriai atsirastų maždaug esant 1200–1440 aps/min greičiui (20–24 Hz).
- Kryptis: vibracija yra daugiausia radialinė (horizontali ir vertikali) ir dažnai labai kryptinga.
- Orbitos sklypas: peržiūrėta X–Y koordinatės diagramos atvaizde artumo zondai, alyvos sūkurys atrodo kaip didelė, į priekį precesuojanti, dažnai iškreipta (neapvali) orbita, kurioje yra viena aiškiai apibrėžta vidinė kilpa.
- Elgesys: aliejaus sūkurio dažnis nėra fiksuotas. Mašinai greitėjant, sūkurio dažnis prisitaiko prie jos greičio, visada išlaikydamas būdingą santykį ~0,4–0,48 nuo naujojo darbo greičio. Šis prisitaikymas prie greičio yra pagrindinis skirtumas nuo struktūrinis rezonansas, kurio dažnis išlieka pastovus nepriklausomai nuo veleno sukimosi greičio.
Norint tiksliai užfiksuoti šias savybes, reikia atlikti fazės atžvilgiu suderintus daugiakanalius matavimus. A kaskadinis (krioklio) grafikas paimtas per paleidimas arba riedėjimas yra ypač iškalbingas, nes matyti, kad subsinchroninis pikas kinta kartu su bėgimo greičiu, o ne išlieka pastovus.
3. Mechanizmas: kaip susidaro naftos sūkuriai?
Alyvos sūkurys susidaro dėl hidrodinaminio alyvos pleišto, kuris palaiko veleną slydimo guolyje, dinamikos. Įprastinėmis eksploatacijos sąlygomis besisukantis velenas įtraukia alyvą į pleišto formos tarpą, sukurdamas slėgio lauką, kuris pakelia ir palaiko veleną. Velenas nėra įsikūręs guolio centre, bet juda šiek tiek nuokrypęs, sudarydamas kampą su apkrovos linija.
Tame pleiše esantis alyva pati cirkuliuoja aplink guolį maždaug pusės veleno paviršiaus greičiu – būtent dėl to susidaro nestabilumas, kurio koeficientas yra šiek tiek mažesnis nei 0,5. Jei guolis yra mažai apkrautas arba turi per didelį klirensas, stabilizuojančios jėgos susilpnėja. Tuomet net menkiausias trikdis gali lemti, kad veleną „sugautų“ cirkuliuojantis alyvos sluoksnis, kuris pradeda jį varyti apskritimine trajektorija aplink guolį. Tai sukelia savaiminį virpėjimą, kurio amplitudė gali išaugti iki labai didelės, dažnai ribojamos tik pačiu guolio tarpu – tuomet velenas pradeda liestis su guolio paviršiumi.
4. Aliejaus plaktukas: sunkesnė forma
Jei mašina įsibėgėja iki tokio greičio, kad alyvos sūkurio dažnis (~0,4–0,48×) sutampa su vienu iš rotoriaus savieji dažniai - a kritinis greitis — būklė smarkiai pablogėja. Tai vadinama aliejaus plaktuvas, smurtinis kraštinis atvejis platesniame "Whirl-and-whip" nestabilumų grupė.
- Fiksuotas dažnis: vibracija „prisiderina“ prie rotoriaus savitojo dažnio ir toliau didėjant mašinos greičiui nebeauga.
- Didelė amplitudė: Rezonansinė būsena lemia itin didelę amplitudę.
- Pavojus: „Oil whip“ – tai labai pavojinga, nestabili būklė, kuri gali sukelti katastrofišką gedimą, įskaitant guolių susidėvėjimą ir rimtus rotoriaus trynimas.
5. Dažniausios priežastys ir sprendimai
- Priežastys: mažai apkrauti guoliai, per didelis guolių tarpas, per mažas alyvos klampumas, per didelis alyvos tiekimo slėgis arba tokia mašinos konstrukcija, kai kritinis greitis yra maždaug dvigubai didesnis už darbinį greitį (todėl rotorius pasiekia kritinį greitį būtent tada, kai pasiekiamas suktimosi dažnis).
- Sprendimai: Šių priemonių tikslas – sutrikdyti nestabilų alyvos sluoksnį. Galimos priemonės apima guolio apkrovos didinimą, alyvos klampumo koregavimą ir guolio konstrukcijos pakeitimą, pritaikant geometriją, užkertančią kelią sukimosi svyravimams – „citrinos formos“ (elipsinės) vidinę angą, slėgio užtvarą arba daugiakamienis ir su pasukamaisiais įdėklais dizainai, kurie sutrikdo simetrini filmų platinimą. Įrengiant plėvelės slėginis vožtuvas kai kuriose mašinose gali užtikrinti stabilizuojantį slopinimą.
Diagnozės patvirtinimas darbo vietoje reiškia, kad reikia išmatuoti subsinchroninį piką ir jo fazę bei atmesti sinchronines priežastis – disbalansą ir nesutapimas — pirmasis. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A užfiksuoja amplitudę ir fazė visoje vibracijos spektras ir patikrina, ar 1× komponentas yra priimtinas; jei liekamasis 1× komponentas yra švarus, tačiau išlieka stiprus ~0,45× pikas, kuris kinta kartu su greičiu, problema yra skysčio plėvelės nestabilumas, pavyzdžiui, alyvos sūkurys, o ne balansavimo gedimas – ir sprendimas glūdi guolyje, o ne korekciniuose svareliuose. Būdingus nestabilumo dažnius galima palyginti su Slydimo guolio (aliejaus sūkurio ir aliejaus plaktuko) dažnio skaičiuoklė.
