Роторын whirl болон whip тогтворгүй байдлыг ойлгох
Эргэлт ба whip — ихэвчлэн oil whirl (тосны эргэлт) ба oil whip — нь өөрийгөө өдөөдөг, хоорондоо холбоотой, маш аюултай хоёр хэлбэр юм. синхрон бус доод давтамж чичиргээ тосолгооны шингэний бүрхүүлтэй (голын хүзүү) холхивчтай ажилладаг өндөр хурдны эргэлдэх механизмд тохиолддог. Эдгээр нь гадны хүчээр үүсэх чичиргээ зэрэг гэмтлээс үүдэлтэй биш тэнцвэргүйдэл эсвэл голуудын тэнхлэгийн зөрүү; харин эсрэгээрээ роторын тогтворгүй байдлууд роторын хөдөлгөөнөөсөө үүдэлтэй хүчнүүд чичиргээг бэхжүүлж, нэмэгдүүлдэг. Хоёр тохиолдолд гол “эргэлддэг” — холхивчийн завсарт том орбитоор урд тийшээ прецесс хийж, өөрийн эргэлтээсээ огт өөр замнал үүсгэдэг.
1. Тодорхойлолт: Whirl ба Whip гэж юу вэ?
Өдөр тутмын “whirl” гэх нэр томьёо хоёр ойлголтыг холилдсон харагдуулдаг тул тэдгээрийг ялгах нь чухал. Эргэлт ротор өөрийн геометрийн тэнхлэгээ тойрон эргэх явдал юм. Эргэлт (эсвэл прецесс) нь тухайн тэнхлэг бүхэлдээ холхивчийн доторх том тойрог тойрон эргэх явдал — хүзүүгээ эргүүлж буй зоосны төв нь мөн ширээг тойрон эргэж буйг төсөөл. Бүх ротор бага зэрэг whirl хийдэг; асуудал эхлэх нь whirl нь үлдэгдэл тэнцвэргүйдэл дээрх аюулгүй хариу үйлдлээс өөрийгөө өдөөдөг болж, гадаад хүчнээс биш тогтвортой эргэлтээсээ энерги авч эхлэхэд оршино. Oil whirl нь холхивчийн тосны бүрхүүлээр үүсгэгдсэн өөрийгөө өдөөдөг прецесс; oil whip нь үүнээс хөгжиж болох хүчтэй резонанс юм. Энергийн эх үүсвэр нь эргэлт өөрөө байдаг тул эдгээр тогтворгүй байдлыг тэнцвэржүүлэх боломжгүй — энэ нь синхрон асуудлуудаас ялгах тодорхой онцлог юм.
2. Механизм: Хэрхэн үүсдэг вэ?
Шингэний бүрхүүлтэй холхивчид эргэдэг гол нь металл-металлын харилцан үйлчлэлээр биш, харин өндөр даралттай тосны хавтангаар дэмжигддэг. Гол нь холхивчийн төвд байрлахгүй; ачааллаа шилжүүлж нэг талд нь байрладаг. Голын хүзүүний гадаргуу цагираган завсраар тосыг татаж, тосолгоо голын гадаргуугийн хурднаас бага зэрэг бага дундаж хурдтайгаар — голд хүрч буй шингэн голын хурдтайгаар хөдөлдөг бол, холхивчийн хөдөлгөөнгүй хананд хүрч буй шингэн бараг зогссон байдалтай, нийт дундаж нь 0.5×-ээс бага зэрэг доогуур байдаг.
Энэхүү эргэлдэж буй бүрхүүл нь бага ачаалалтай голыг өөрийнхөө урд тал руу “ түлхэж” эхлэхэд oil whirl үүсдэг, үүгээрээ голыг холхивчийг тойрон том урд орбит руу түлхдэг. Whirl-ийн давтамж нь тосны бүрхүүлийн дундаж хурдаар тодорхойлогддог бөгөөд ихэвчлэн ажлын хурдны 42% -аас 48% (0.42× -аас 0.48×) хооронд. Энэхүү онцгой суб-синхрон шинж тэмдэг — ойролцоогоор, гэхдээ яг таг биш ажлын хурд — нь шинжээчид хайдаг хурууны хээ юм. (“Хагас хурдны whirl” гэж заримдаа сул утгаар нэрлэдэг нь “хагасаас бага зэрэг” гэсэн утгаас үүдэлтэй боловч жинхэнэ утга нь хэзээ ч 0.5×-д хүрдэггүй.)
3. Oil Whirl: Үүсэх эхлэл
Oil whirl ихэвчлэн тогтворгүй байдлын эхний шат юм — энэ бол аюул, гэхдээ өнөөдөр аюулгүй. Үүний онцлогууд:
- Давтамж: давтамжийн спектрт FFT спектр RPM-ийн 0.42× -аас 0.48× хооронд тодорхой оргил харагдана.
- Үйл ажиллагаа: whirl-ийн давтамж нэмэгдэнэ машин хурдасах тусам, үргэлж ажлын хурдны ~45% харьцааг дагадаг. Ажлын хурд хүртэл хурдасгах явцад энэ нь 1× шугамын доор суб-синхрон сүүдэр шиг өснө.
- Чичиргээний эрчим: өндөр гэхдээ заримдаа тогтвортой чичиргээ үүсгэж, ачаалал, хурд, эсвэл тосны температур өөрчлөгдөхөд үүсч эсвэл алга болж болно. Мэдээж хүссэн зүйл биш — гэхдээ үргэлж шууд эвдэрч гэмтээдэггүй.
- Мэдрэмж: бага ачаалалтай, хэт том, эсвэл элэгдсэн холхивч нь ихэвчлэн шалтгаан болдог, учир нь бага тодорхой ачаалал нь тосны хавтанг голын байршлыг давамгайлуулдаг.
4. Oil Whip: Гол аюул
Oil whip нь oil whirl-ээс шууд үүсдэг, хамаагүй илүү хүнд нөхцөл юм. Энэ нь машин хурдасахад oil-whirl-ийн давтамж (ажлын хурдны ойролцоогоор 45%) роторын эхний байгалийн давтамж — түүний эхний критик хурдтэй уулзах цэгт тохиолддог. Энэ мөчид whirl “хүчирхэг” хувийн давтамж руу түлхэгдэж, бүрэн хөгжсөн резонанс үүсгэнэ. Үүний онцлогууд:
- Давтамж: чичиргээ нь роторын эхний хувийн давтамжид түлхэгдэж үүнээс цааш нэмэгдэхгүй, машин хурдасах тусам — иймд суб-синхрон оргил “тэгш” хэвээр байхад 1× оргил урагшлах болно.
- Амплитуд: чичиргээ маш их өсөж, хүчтэй, тогтворгүй болно.
- Үйл ажиллагаа: oil whip нь маш эвдэрч гэмтээдэг бөгөөд биш үүнээс цааш хурдасгах замаар арилна. Энэ нь холхивч, нягтруулагч, роторыг маш богино хугацаанд эвдэж болно, заримдаа хүчтэй роторын шүрэлт ийн улмаас орбитын завсрыг дүүргэхэд хүрдэг.
Whip үүсэх хурд нь ихэвчлэн роторын эхний критик хурднаас хоёр дахин их — ~0.5× whirl шугам эхний хувийн давтамжтай огтлолцдог цэг. Oil whip-ийн нөлөөнд орсон машинд шууд зогсоолт шаардлагатай; энэ нь яг тоног төхөөрөмжийн хамгаалалт системүүд унахад зориулагдсан сценарий юм.
5. Whirl болон Whip-ийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
- Спектрийн шинжилгээ: хүчтэй суб-синхрон оройг хайна. Ажлын хурд хүртэл хурдасгах явцад хэрэв тухайн оройн давтамж хурдтайгаа хамт нэмэгдэж байвал энэ бол whirl; хэрэв 1× орой үргэлжлэн өсөхөд тогтмол утгад "flatlines" (хавтгайрах) болвол энэ нь whip болж шилжсэн гэсэн үг.
- Орбитын график: голын орбит нь ихэвчлэн 1× бүрэлдэхүүн хэсэг давхцаж онцлог "loop-the-loop" (мөчир хэлбэрийн) загвар үүсгэдэг том, урд тийш прецесс хийх тойрог эсвэл эллипс байна.
- Урсгалын график: усан урсгал (эсвэл каскад) график нь эхлэлтээс хамгийн тодорхой зураглалыг өгч, whirl давтамж хурдтайгаа хамт нэмэгдэж эхний хувийн давтамжтай огтлолцож whip болж тогтох хүртэлх үйл явцыг харуулдаг. Тэдгээр огтлолцлыг зурах нь яг л Кэмпбеллийн диаграмм ний зорилго юм.
Whirl болон whip нь 1×-ээс доор байдаг тул анализатор нь ажиллаж буй хурднаас эрс доогуур хүрч, фазыг нарийвчлалтай шийдвэрлэх ёстой. Хөнгөн цахилгаан Balanset-1A синхрончлогдсон амплитуд ба фаз ажлын хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийг ажлын хурд хүртэл хурдасгах эсвэл чөлөөт удаашралын явцад барьж авдаг бөгөөд энэ нь инженерийн талбайд тогтвортой бага давтамжийн орой нь энгийн тэнцвэргүйдэл биш, харин жинхэнэ холхивчийн тогтворгүй байдал гэдгийг баталгаажуулах боломжийг олгодог — мөн ижил ашигтайгаар, ажиллах боломжгүй засварыг хайхаас өмнө тэнцвэржүүлэлтийн асуудлыг хасах боломжийг олгодог.
6. Шалтгаанууд болон Шийдлүүд
Эдгээр тогтворгүй байдлууд нь холхивчийн дизайн, роторын геометр, тосны зузаан, температур, ачааллаар удирдагддаг — роторын динамик. Эдгээр нь тэнцвэргүйдлээс үүдэлтэй биш бөгөөд тэнцвэржүүлэлтээр засаж чадахгүй; засварын арга нь дизайн түвшний өөрчлөлтүүд:
- Томилсон-пад гулсах холхивч зэрэг илүү тогтвортой холхивчийн геометрт шилжих.
- Тосны зузаан эсвэл ажиллагааны температурыг өөрчилж, тосны бүрхэвчийн зан үйлийг шилжүүлэх.
- Гол нь хатуу суух, тосны хэрэм давамгайлах боломжгүй болохын тулд холхивчийн тодорхой ачааллыг нэмэгдүүлэх.
- Whirl-ийг хооллодог тойрог тосны урсгалыг таслах хөндий, тэнхлэгийн бөмбөрцөг, эсвэл лимон хэлбэрийн профайл нэмэх.
Мөн адил холбоотой тогтворгүй байдал, steam whirl, турбинуудад тосны бүрхэвчийн хүч биш харин аэродинамик хүчнээс үүдэлтэй боловч ижил төстэй өөрийгөө өдөөх суб-синхрон зураглалыг үүсгэдэг — "whirl" нь нэг шинж чанараар нэгдсэн үзэгдлийн бүлэг гэдгийг сануулж байна: ротор өөрийн орбитод энерги нийлүүлдэг.
