Rotora virpuļa un pātagas nestabilitātes izpratne

Definīcija: Kas ir Whirl un Whip?

Eļļas virpulis un Eļļas pātaga ir divas saistītas un ļoti bīstamas pašsajūsmas formas, subsinhronā vibrācijas, kas rodas ātrgaitas rotējošās mašīnās, kas aprīkotas ar šķidruma plēves (kakliņu) gultņiem. Tās nav piespiedu vibrācijas, ko izraisa tādas problēmas kā disbalanss, bet gan rotora nestabilitātes kur paša rotora kustība rada spēkus, kas uztur un palielina vibrāciju. Abiem raksturīga rotora vārpstas "virpuļošana" — kustība uz priekšu lielā orbītā — gultņa brīvajā zonā.

Mehānisms: kā tas notiek?

Šķidruma plēves gultnī rotējošo vārpstu atbalsta augstspiediena eļļas ķīlis. Vārpsta neatrodas gultņa centrā, bet gan pārvietojas uz augšu pa vienu pusi. Eļļai velkot apkārt pa vārpstu, pati eļļa cirkulē ar vidējo ātrumu, kas ir nedaudz mazāks par pusi no vārpstas virsmas ātruma.

Eļļas virpulis rodas, kad šī cirkulējošā eļļas plēve sāk "spiest" vārpstu ap gultni, izraisot tās precesiju lielā, uz priekšu vērstā orbītā. Šīs virpuļa frekvenci nosaka eļļas plēves vidējais ātrums, kas parasti ir no 42% un 48% no vārpstas griešanās ātruma (0,42x līdz 0,48x)Šis ir klasisks subsinhronas vibrācijas paraksts.

Eļļas virpulis: Priekštecis

Eļļas virpulis bieži ir nestabilitātes sākumposms. Tā raksturlielumi ir:

• Biežums: Parādās kā atšķirīgs maksimums FFT spektrā starp 0,42x un 0,48x RPM.
• Uzvedība: Virpuļa frekvence *palielināsies*, palielinoties mašīnas ātrumam, vienmēr paliekot ~45% diapazonā.
• Smagums: Tas var izraisīt augstu, bet dažreiz stabilu vibrāciju. Tas var parādīties vai izzust, mainoties mašīnas slodzei, ātrumam vai eļļas temperatūrai. Lai gan tas ir nevēlami, tas ne vienmēr ir nekavējoties destruktīvs.

Eļļas pātaga: kritiskās briesmas

Eļļas pātaga ir daudz nopietnāks un bīstamāks stāvoklis, kas rodas eļļas virpuļa dēļ. Tas rodas, kad mašīnas ātrums palielinās līdz vietai, kur eļļas virpuļa frekvence (pie ~45% darbības ātruma) kļūst vienāda ar rotora pirmā dabiskā frekvence (tā pirmais kritiskais ātrums).

Kad tas notiek, eļļas virpulis "fiksējas" uz rotora dabiskās frekvences un ierosina rezonansi. Eļļas virpuļa raksturlielumi ir:

• Biežums: Vibrācijas frekvence tiek “fiksēta” pie rotora pirmās pašfrekvences un *vairāk nepalielinās*, pat ja mašīna turpina paātrināties.
• Amplitūda: Vibrācijas amplitūda ievērojami palielinās, kļūstot spēcīgai un nestabilai.
• Uzvedība: Eļļas šļakatas ir ārkārtīgi destruktīvas un nepazūd, palielinot ātrumu. Tās var izraisīt katastrofālus bojājumus gultņiem, blīvēm un pašam rotoram ļoti īsā laikā.

Ātrums, ar kādu sākas eļļas vibrācija, parasti ir nedaudz vairāk kā divas reizes lielāks par rotora pirmo kritisko ātrumu. Mašīnai, kurā rodas eļļas vibrācija, ir nepieciešama tūlītēja izslēgšana.

Kā identificēt Whirl un Whip

• Spektra analīze: Meklējiet spēcīgu subsinhronu maksimumu. Ja startēšanas laikā maksimuma frekvence palielinās līdz ar ātrumu, tas ir virpulis. Ja maksimuma frekvence noteiktā punktā "izlīdzinās", kamēr 1x darbības ātruma maksimums turpina pieaugt, tas ir pārgājis uz virpuli.
• Orbītas diagramma: Vārpstas orbīta būs liels, uz priekšu precesējošs aplis vai elipse, bieži vien ar 1x darba ātruma vibrāciju, radot "cilpas-cilpas" izskatu.
• Ūdenskrituma gabals: Ūdenskrituma diagramma no palaišanas testa sniedz visskaidrāko iespējamo attēlu, parādot eļļas virpuļa frekvences pieaugumu līdz ar ātrumu, līdz tā krustojas ar pirmo dabisko frekvenci un pāriet eļļas virpuļošanā.

Cēloņi un risinājumi

Šīs nestabilitātes ir sarežģītas un tās ietekmē gultņu konstrukcija, rotora ģeometrija, eļļas viskozitāte, temperatūra un slodze. Tās neizraisa disbalanss, un tās nevar novērst ar balansēšanu. Risinājumi parasti ir konstrukcijas līmeņa izmaiņas, piemēram:

• Pāreja uz stabilāku gultņa konstrukciju (piemēram, gultni ar slīpuma paliktni).
• Eļļas viskozitātes vai temperatūras maiņa.
• Gultņu slodzes palielināšana.
• Ieviešot gultnī tādus elementus kā rievas vai aizsprostus, lai pārtrauktu eļļas plūsmu pa apkārtmēru.

← Atpakaļ uz galveno indeksu