Izpratne par naftas virpuli

Definīcija: Kas ir eļļas virpulis?

Eļļas virpulis ir pašierosinātas, nestabilas vibrācijas veids, kas rodas mašīnās, kas aprīkotas ar šķidruma plēves (kakliņu) gultņiem, piemēram, lielās turbīnās, kompresoros un sūkņos. Tā ir šķidruma izraisītas nestabilitātes forma, kad eļļas plēve, kas atbalsta vārpstu, sāk spiest vārpstu ap gultņa atstarpi uz priekšu vērstā apļveida kustībā. Šī "virpuļveida" kustība ir subsinhronā vibrācija, kas nozīmē, ka tā rodas frekvencē, kas ir zemāka par mašīnas darbības ātrumu (1X).

Eļļas virpuļa raksturojums

Eļļas virpulim vibrācijas datos ir vairākas atšķirīgas un identificējamas īpašības:

• Biežums: Visizteiktākā iezīme ir lielas amplitūdas vibrācijas maksimums frekvencē, kas ir nedaudz mazāka par pusi no kustības ātruma, parasti starp 0,4X un 0,48X (t. i., no 40% līdz 48% no vārpstas griešanās ātruma). Piemēram, mašīnā, kas darbojas ar ātrumu 3000 apgr./min (50 Hz), eļļas virpulis parādītos aptuveni pie 1200–1440 apgr./min (20–24 Hz).
• Virziens: Vibrācija galvenokārt ir radiāla (horizontāla un vertikāla) un bieži vien ir ļoti virzīta.
• Orbītas diagramma: Skatot orbītas diagrammu no XY tuvuma zondēm, naftas virpulis izskatās kā liela, uz priekšu precesējoša un bieži vien deformēta (neapļveida) orbīta ar vienu, precīzi definētu iekšējo cilpu.
• Uzvedība: Eļļas virpulis nav piesaistīts konkrētam ātrumam. Ja mašīnas ātrums tiek palielināts, palielināsies arī virpuļa frekvence, vienmēr saglabājot raksturīgo attiecību ~0,4X–0,48X no jaunā darba ātruma. Tā ir galvenā atšķirība no strukturālās rezonanses, kas rodas fiksētā frekvencē neatkarīgi no vārpstas ātruma.

Mehānisms: Kā rodas eļļas virpulis?

Eļļas virpuli izraisa hidrodinamiskā eļļas ķīļa dinamika, kas atbalsta vārpstu gultnī. Normālas darbības laikā rotējošā vārpsta iesūc eļļu ķīļveida spraugā, radot spiediena lauku, kas paceļ un atbalsta vārpstu. Vārpsta neatrodas gultņa centrā, bet ir nedaudz nobīdīta.

Šajā ķīlī esošā eļļa arī cirkulē ap gultni aptuveni ar pusi no vārpstas ātruma. Ja gultnis ir viegli noslogots vai tam ir pārmērīga klīrensa, stabilizējošie spēki var būt vāji. Neliels traucējums var izraisīt vārpstas "notveršanu" ar cirkulējošo eļļas plēvi, kas pēc tam sāk spiest vārpstu pa apļveida trajektoriju ap gultni. Tas rada pašpietiekamu vibrāciju, kas var sasniegt ļoti augstas amplitūdas, ko bieži ierobežo tikai pati gultņa klīrenss (t. i., vārpsta sāk triecienu gultnim).

Eļļas pātaga: smagāka forma

Ja mašīnas ātrums palielinās līdz vietai, kur eļļas virpuļa frekvence (~0,4X – 0,48X) sakrīt ar vienu no rotora dabiskajām frekvencēm (a kritiskais ātrums), stāvoklis kļūst daudz nopietnāks. To sauc par eļļas putra.

• Bloķēta frekvence: Vibrācija "fiksējas" rotora dabiskajā frekvencē un nepalielinās, palielinoties mašīnas ātrumam.
• Augsta amplitūda: Rezonanses stāvoklis izraisa vibrācijas amplitūdas ārkārtīgi augstu un bieži vien destruktīvu palielināšanos.
• Bīstamība: Eļļas noplūde ir ļoti bīstams un nestabils stāvoklis, kas var izraisīt katastrofālu mašīnas bojājumu.

Biežākie cēloņi un risinājumi

• Cēloņi: Viegli noslogoti gultņi, pārmērīga gultņu klīrensa, nepareiza eļļas viskozitāte (pārāk zema), augsts eļļas spiediens vai mašīnas konstrukcija, kas nosaka kritisko ātrumu aptuveni divreiz lielāku par darba ātrumu.

– Risinājumi: Risinājumu mērķis ir izjaukt nestabilo eļļas plēvi. Tas var ietvert gultņu slodzes palielināšanu, pāreju uz citu eļļas viskozitāti vai gultņu pārveidošanu, lai tiem būtu pretvirpuļveida funkcijas (piemēram, citrona cilindra, spiediena dambja vai slīpuma paliktņa gultņi).

← Atpakaļ uz galveno indeksu