Разбирање на масленото виорење (oil whirl)
Маслен вител е вид на самовозбудена, нестабилна вибрација што се јавува кај машини опремени со флуиднофилмски (лизгачко лежиште) лежишта — меѓу нив големи турбини, компресори и пумпи. Тоа е форма на флуидно-индуцирана нестабилност во која маслениот филм што го поддржува вратилото почнува да го турка вратилото околу зазорот на лежиштето во кружно движење нанапред. Бидејќи ова виорење се јавува на фреквенција под работната брзина на машината (1×), тоа е суб-синхрони вибрација — и, бидејќи е самовозбудена, не бара надворешна принудна сила за да се одржува.
1. Дефиниција: Што е маслен вител?
За разлика од дебаланс, која е синхрона (1×) принудна вибрација, маслениот вител е самопобудена вибрација: енергијата што го придвижува доаѓа од самата постојана ротација на вратилото, доведена преку маслениот филм на лежиштето. Таа разлика е дијагностички важна, бидејќи самовозбудените нестабилности можат да се појават одеднаш, брзо да растат и не можат да се “избалансираат” како што може дебаланс од 1×.
2. Карактеристики на маслениот вител
Маслениот вител има неколку различни, препознатливи потписи во вибрациските податоци:
- Фреквенција: најизразената карактеристика е врв со голема амплитуда на фреквенција малку помала од половина од работната брзина — обично помеѓу 0,4× и 0,48× (40% до 48% од брзината на вратилото). Кај машина што работи на 3000 rpm (50 Hz), маслениот вител би се појавил на приближно 1200–1440 rpm (20–24 Hz).
- Насока: вибрацијата е претежно радијална (хоризонтална и вертикална) и често е силно насочена.
- Орбитен дијаграм: гледано на орбитен дијаграм од X–Y сонди за близина, маслениот вител се појавува како голема, нанапред-прецесирачка, често деформирана (некружна) орбита што содржи една добро дефинирана внатрешна јамка.
- Однесување: маслениот вител не е врзан за фиксна фреквенција. Како што машината забрзува, фреквенцијата на виорот ја следи, секогаш задржувајќи го карактеристичниот однос ~0,4×–0,48× од новата работна брзина. Ова однесување на следење на брзината е клучниот разликувач од структурна резонанца, кој се наоѓа на фиксна фреквенција без оглед на брзината на вратилото.
Чистото доловување на овие карактеристики бара фазно-референцирано, повеќеканално мерење. каскаден (водопаден) дијаграм земен за време на залет или успорување е особено откривачки, бидејќи под-синхрониот врв се гледа како маршира заедно со работната брзина наместо да остане на место.
3. Механизмот: Како настанува маслениот вител?
Маслениот вител произлегува од динамиката на хидродинамичкиот маслен клин што го поддржува вратилото во лизгачко лежиште. При нормална работа, ротирачкото вратило влече масло во јаз со форма на клин, градејќи поле на притисок што го подига и поддржува вратилото. Вратилото не седи во центарот на лежиштето туку јава малку поместено, под агол на положба во однос на линијата на оптоварување.
Маслото во тој клин само по себе циркулира околу лежиштето со приближно половина од површинската брзина на вратилото — што е токму причината зошто добиената нестабилност се појавува непосредно под 0,5×. Ако лежиштето е слабо оптоварено или има прекумерен зазор, стабилизирачките сили слабеат. Мало нарушување потоа може да дозволи вратилото да биде “фатено” од циркулирачкиот филм, кој почнува да го движи во кружна патека околу лежиштето. Резултатот е самоодржувачка вибрација што може да порасне до многу висока амплитуда, често ограничена само од самиот зазор на лежиштето — во кој момент вратилото почнува да ја допира површината на лежиштето.
4. Маслен камшик: Потешката форма
Ако машината забрза до точката каде фреквенцијата на маслениот вител (~0,4×–0,48×) се совпаѓа со една од роторските сопствени фреквенции — една критична брзина — состојбата драматично ескалира. Ова се нарекува маслен камшик (oil whip), насилниот краен член на поширокото вител-и-камшик семејство на нестабилности.
- Заклучена фреквенција: вибрацијата се “заклучува” на сопствената фреквенција на роторот и повеќе не расте како што машината забрзува понатаму.
- Висока амплитуда: резонантната состојба ја крева амплитудата екстремно високо.
- Опасност: маслениот камшик е многу опасна, нестабилна состојба што може да доведе до катастрофален дефект, вклучувајќи истопување на лежиштето и тешко триење на ротор.
5. Чести причини и решенија
- Причини: слабо оптоварени лежишта, прекумерен зазор на лежиштето, премногу низок вискозитет на маслото, прекумерен притисок на снабдувањето со масло, или дизајн на машината што поставува критична брзина на приближно двојно од работната брзина (така што роторот ја достигнува својата критична токму таму каде пристигнува фреквенцијата на виорот).
- Решенија: решенијата имаат за цел да го нарушат нестабилниот маслен филм. Опциите вклучуваат зголемување на оптоварувањето на лежиштето, корегирање на вискозитетот на маслото и редизајнирање на лежиштето со анти-вител геометрија — лимон-отвор (елипсовиден), притисочна брана, или повеќережни и навалувачко-сегментни дизајни што ја разбиваат симетричната циркулација на филмот. Вградувањето на пригушувач со стиснат масен филм може да додаде стабилизирачко пригушување кај некои машини.
Потврдувањето на дијагнозата на терен значи мерење на под-синхрониот врв и неговата фаза, и исклучување на синхроните виновници — дебаланс и неосовиненост — прво. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ја доловува амплитудата и фаза низ вибрационен спектар и проверува дали 1× компонентата е прифатлива; ако резидуалниот 1× е чист, но силен врв од ~0.45× опстојува и ја следи брзината, проблемот е нестабилност предизвикана од флуиден филм, како што е нафтениот вител (oil whirl), а не дефект во балансирањето — и решението лежи во лежиштето, а не во корекционите тегови. Карактеристичните фреквенции на нестабилноста може вкрстено да се проверат со Калкулатор за фреквенција на лизгачко лежиште (нафтен вител & нафтен камшик).
