Kas yra garo sūkurys? Aerodinaminis nestabilumas turbinose • Nešiojamas balansavimo įrenginys, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam balansavimui trupintuvuose, ventiliatoriuose, mulčintuvuose, kombainų sraigtuose, velenuose, centrifugose, turbinose ir daugelyje kitų rotorių. Kas yra garo sūkurys? Aerodinaminis nestabilumas turbinose • Nešiojamas balansavimo įrenginys, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam balansavimui trupintuvuose, ventiliatoriuose, mulčintuvuose, kombainų sraigtuose, velenuose, centrifugose, turbinose ir daugelyje kitų rotorių.

Kas yra garo sūkurys? Aerodinaminis nestabilumas turbinose

Paskelbė admin svetainėje

Turbinų gamybos garų sūkurio supratimas

Apibrėžimas: Kas yra garų sūkurys?

Garų sūkurys (dar vadinamas aerodinaminiu kryžminio sujungimo nestabilumu arba sandariklio sūkuriu) yra savaime sužadinta vibracija Reiškinys, atsirandantis garo ir dujų turbinose, kai aerodinaminės jėgos labirintiniuose sandarikliuose, menčių galinių tarpuose ar kituose žiediniuose kanaluose sukuria destabilizuojančias tangentines jėgas. rotorius. Patinka naftos sūkurys hidrodinaminiuose guoliuose garų sūkurys yra rotoriaus nestabilumas kur iš pastovaus garų arba dujų srauto nuolat išgaunama energija ir paverčiama vibraciniu judesiu.

Garų sūkurys paprastai pasireiškia kaip didelės amplitudės subsinchroninis vibracija dažniu, artimu vieno iš rotorių dažniui natūralieji dažniai, ir tai gali sukelti katastrofišką gedimą, jei nebus greitai aptikta ir ištaisyta.

Fizinis mechanizmas

Kaip vystosi garų sūkurys

Mechanizmas apima skysčių dinamiką siauruose turbinų sandariklių tarpuose:

1. Labirinto sandariklio tarpai

  • Garai arba dujos teka siaurais žiediniais kanalais tarp besisukančių ir stacionarių sandarinimo komponentų
  • Didelis slėgio skirtumas tarp sandariklių (dažnai 50–200 barų)
  • Maži radialiniai tarpai (paprastai 0,2–0,5 mm)
  • Garai sūkuriuoja tekėdami per sandarinimo dantis

2. Aerodinaminis kryžminis sujungimas

Kai rotorius pasislenka iš centro:

  • Tarpas tampa asimetriškas (vienoje pusėje mažesnis, kitoje – didesnis).
  • Garų srautas ir slėgio pasiskirstymas tampa netolygūs
  • Grynoji aerodinaminė jėga turi tangentinę dedamąją (statmeną poslinkiui)
  • Ši tangentinė jėga veikia kaip destabilizuojanti “neigiama standumo zona”.”

3. Savaime sužadinta vibracija

  • Tangentinė jėga priverčia rotorių suktis orbitoje
  • Orbitos dažnis paprastai artimas natūraliam dažniui (subsinchroninis)
  • Iš garų srauto nuolat išgaunama energija vibracijai palaikyti
  • Amplitudė auga, kol ją apriboja tarpai arba katastrofiškas gedimas

Sąlygos, skatinančios garų sūkurį

Geometriniai veiksniai

  • Sandarūs sandarinimo tarpai: Mažesni prošvaisos sukuria stipresnes aerodinamines jėgas
  • Ilgi sandarinimo ilgiai: Daugiau sandarinimo dantų arba ilgesnės sandarinimo sekcijos padidina destabilizuojančias jėgas
  • Didelis sūkurio greitis: Garai, patenkantys į sandariklius su didele tangentinio greičio dedamąja
  • Dideli sandarinimo skersmenys: Didesnis spindulys sustiprina aerodinaminių jėgų momentą

Veikimo sąlygos

  • Aukšto slėgio skirtumai: Didesnis slėgio kritimas tarp sandariklių padidina jėgas
  • Didelis rotoriaus greitis: Išcentriniai efektai ir sūkurio greitis didėja didėjant greičiui
  • Žemas guolio slopinimas: Nepakankamas slopinimas negali neutralizuoti destabilizuojančių sandarinimo jėgų
  • Lengvos apkrovos sąlygos: Mažos guolių apkrovos sumažina efektyvų slopinimą

Rotoriaus charakteristikos

  • Lankstūs rotoriai: Veikia aukščiau kritiniai greičiai labiau jautrūs
  • Žemo slopinimo sistemos: Minimalus konstrukcinis arba guolio slopinimas
  • Didelis ilgio ir skersmens santykis: Ploni rotoriai labiau linkę į nestabilumą

Diagnostinės charakteristikos

Vibracijos parašas

Garų sūkurys sukuria išskirtinius raštus, atpažįstamus per vibracijos analizė:

Parametras Būdingas
Dažnis Subsinchroninis, paprastai 0,3–0,6 × veikimo greitis, dažnai užsifiksuoja ties natūraliu dažniu
Amplitudė Didelė, dažnai 5–20 kartų didesnė už įprastą disbalanso vibraciją
Pradžia Staigus, viršijantis ribinį greitį ar slėgį
Greičio priklausomybė Dažnis gali užsifiksuoti ir nesekti keičiantis greičiui
Orbita Didelė apskrita arba elipsinė, į priekį nukreipta precesija
Spektras Dominuojanti subsinchroninė smailė

Diferenciavimas nuo kitų nestabilumų

  • palyginti su aliejaus sūkuriu/plaktuvu: Turbinose su labirintiniais sandarikliais atsiranda garų sūkurys; slankiojančiuose guoliuose – alyvos sūkurys.
  • ir disbalansas: Garų sūkurys yra subsinchroninis; disbalansas yra 1× sinchroninis
  • palyginti su rub: Garų sūkurys gali atsirasti be kontakto; dažnis stabilesnis nei trinties sukelta vibracija

Prevencijos ir mažinimo metodai

Sandariklio konstrukcijos modifikacijos

1. Apsaugos nuo sūkurių įtaisai (sūkuriniai stabdžiai)

  • Stacionarios mentės arba pertvaros prieš sandariklius
  • Pašalinkite tangentinį greičio komponentą iš garų srauto
  • Žymiai sumažina kryžminio sujungimo jėgas
  • Efektyviausias ir dažniausiai pasitaikantis sprendimas

2. Korio sandarikliai

  • Pakeiskite lygias labirinto sandarinimo vietas korio struktūros sandarinimo jungtimis
  • Sukuria turbulenciją, kuri išsklaido sūkurio energiją
  • Padidina efektyvų slopinimą sandarinimo srityje
  • Naudojamas šiuolaikinėse dujų turbinose

3. Padidinti tarpai tarp sandariklių

  • Didesni radialiniai tarpai sumažina aerodinamines jėgas
  • Kompromisas: dėl padidėjusio nuotėkio sumažėja turbinos efektyvumas
  • Paprastai naudojamas tik kaip laikina priemonė

4. Sklendės sandarikliai

  • Specialūs sandarinimo dizainai, kurie užtikrina slopinimą sandarinimo metu
  • Kišeninių sklendžių sandarikliai, skylių formos sandarikliai
  • Pridėkite stabilizuojančias jėgas, kad neutralizuotumėte kryžminį sukibimą

Guolių sistemos patobulinimai

  • Padidinkite guolio slopinimą: Naudokite pakreipiamus guolius arba pridėkite prispaudimo plėvelės amortizatorius
  • Guolio išankstinis įtempimas: Padidina efektyvų standumą ir slopinimą
  • Optimizuotas guolių dizainas: Pasirinkite guolio tipą ir konfigūraciją, kad būtų užtikrintas maksimalus stabilumas

Veiklos kontrolė

  • Greičio apribojimai: Apriboti veikimo greitį iki žemiau nestabilumo ribos
  • Apkrovos valdymas: Venkite nedidelio apkrovimo, kuris sumažina guolių slopinimą
  • Slėgio valdymas: Jei įmanoma, sumažinkite sandariklio slėgio skirtumus
  • Nuolatinis stebėjimas: Vibracijos stebėjimas realiuoju laiku su nesinchroniniais signalizacijos signalais

Aptikimas ir reagavimas į ekstremalias situacijas

Ankstyvieji įspėjamieji ženklai

  • Maži subsinchroniniai pikai, atsirandantys vibracijos spektre
  • Pertraukiami aukšto dažnio komponentai
  • Laipsniškas bendro vibracijos lygio didėjimas greičiui artėjant prie slenksčio
  • Pokyčiai orbita forma

Neatidėliotini veiksmai aptikus garų sūkurį

  1. Sumažinti greitį: Nedelsiant sumažinkite greitį žemiau ribos
  2. Nedelskite: Amplitudė gali išaugti nuo priimtinos iki destruktyvios per 30–60 sekundžių
  3. Avarinis išjungimas: Jei sumažinimas nepakankamas arba neįmanomas
  4. Dokumento įvykis: Užrašykite pradžios greitį, dažnį, maksimalią amplitudę, sąlygas
  5. Neperkraukite: Kol nebus nustatyta ir pašalinta pagrindinė priežastis

Pramonės šakos ir taikymas

Garų sūkurys kelia ypatingą susirūpinimą šiais atvejais:

  • Elektros energijos gamyba: Dideli garo turbinų generatoriai
  • Naftos chemijos: Garo varomi kompresoriai ir siurbliai
  • Dujų turbinos: Orlaivių varikliai, pramoninės dujų turbinos
  • Apdorojimo pramonės šakos: Bet koks greitaeigis turbokompresorius su labirintiniais sandarikliais

Ryšys su kitais reiškiniais

  • Naftos sūkurys: Panašus mechanizmas, bet guolių alyvos plėvelėse, o ne sandarikliuose
  • Veleno plaktukas: Dažnio fiksavimas ties natūraliu dažniu, panašus elgesys
  • Rotoriaus nestabilumas: Garų sūkurys yra vienas iš savaime sužadinamo rotoriaus nestabilumo tipų.

Garų sūkuriai išlieka svarbiu šiuolaikinių turbinų konstrukcijos ir eksploatavimo aspektu. Nors sandarinimo technologijų ir guolių sistemų pažanga sumažino jų pasitaikymą, šio reiškinio supratimas yra būtinas inžinieriams ir operatoriams, dirbantiems su didelio greičio, aukšto slėgio turbininiais įrenginiais.

← Atgal į pagrindinį rodyklę

Kategorijos:
WhatsApp