Memahami Ketidakstabilan Rotor
Definisi: Apakah Ketidakstabilan Rotor?
Ketidakstabilan rotor adalah keadaan dalam jentera berputar di mana getaran teruja diri berkembang dan berkembang tanpa terikat (hanya terhad oleh kesan bukan linear atau kegagalan sistem). Tidak seperti getaran daripada ketidakseimbangan atau salah jajaran, yang merupakan getaran paksa yang bertindak balas kepada daya luaran, ketidakstabilan rotor ialah ayunan mampan sendiri di mana tenaga diekstrak secara berterusan daripada gerakan putaran mantap aci dan dimasukkan ke dalam gerakan getaran.
Ketidakstabilan rotor adalah salah satu keadaan yang paling berbahaya di dinamik rotor kerana ia boleh berlaku secara tiba-tiba, berkembang pesat kepada amplitud yang merosakkan, dan tidak boleh dibetulkan oleh balancing atau penjajaran. Ia memerlukan penutupan serta-merta dan pembetulan mekanisme ketidakstabilan yang mendasari.
Perbezaan Asas: Getaran Paksa vs. Teruja Sendiri
Getaran Paksa (Stabil)
Getaran jentera yang paling biasa dipaksa:
- Daya luaran (ketidakseimbangan, salah jajaran) memacu getaran
- Amplitud getaran berkadar dengan magnitud paksaan
- Kekerapan sepadan dengan kekerapan memaksa (1X, 2X, dsb.)
- Mengeluarkan daya menghapuskan getaran
- Sistem adalah stabil—getaran tidak berkembang tanpa terikat
Getaran Teruja Sendiri (Tidak Stabil)
Ketidakstabilan rotor menghasilkan getaran yang teruja sendiri:
- Tenaga diekstrak daripada putaran itu sendiri, bukan kuasa luar
- Amplitud berkembang secara eksponen apabila kelajuan ambang melebihi
- Kekerapan biasanya pada atau berhampiran a frekuensi semula jadi (selalunya sub-synchronous)
- Berterusan dan berkembang walaupun ketidakseimbangan dihapuskan
- Sistem tidak stabil—hanya penutupan atau tindakan pembetulan boleh menghentikannya
Jenis Ketidakstabilan Rotor Biasa
1. Pusaran Minyak
Pusaran minyak adalah ketidakstabilan yang paling biasa dalam sistem galas filem-bendalir:
- Mekanisme: Baji minyak dalam galas menghasilkan daya tangen pada aci
- Kekerapan: Biasanya 0.42-0.48× kelajuan larian (sub-segerak)
- Ambang: Berlaku apabila kelajuan melebihi lebih kurang dua kali ganda kelajuan kritikal pertama
- simptom: Getaran sub-segerak amplitud tinggi yang meningkat dengan kelajuan
- Penyelesaian: Perubahan reka bentuk galas, pramuat atau konfigurasi mengimbangi
2. Whip Minyak (Ketidakstabilan Teruk)
Cambuk minyak adalah bentuk pusaran minyak yang teruk:
- Mekanisme: Pusaran minyak terkunci pada frekuensi semula jadi
- Kekerapan: Mengunci pada frekuensi semula jadi pertama tanpa mengira peningkatan kelajuan
- Ambang: Berlaku pada 2× kelajuan kritikal pertama
- simptom: Amplitud sangat tinggi, frekuensi malar walaupun perubahan kelajuan
- bahaya: Boleh menyebabkan kerosakan galas dan aci bencana dalam beberapa minit
3. Pusaran Kukus
Berlaku dalam turbin wap dengan pengedap labirin:
- Mekanisme: Daya gandingan silang aerodinamik dalam kelegaan kedap
- Kekerapan: Sub-segerak, frekuensi hampir semula jadi
- syarat: Pembezaan tekanan tinggi merentas pengedap
- Penyelesaian: Brek pusingan, peranti anti-putaran, pengubahsuaian reka bentuk meterai
4. Aci Sebat
Istilah umum untuk pelbagai ketidakstabilan diri sendiri:
- Boleh disebabkan oleh redaman dalaman dalam bahan aci
- Cambuk geseran kering dari pengedap atau gosok
- Daya gandingan silang aerodinamik atau hidrodinamik
Ciri dan Gejala
Tandatangan Getaran
Ketidakstabilan rotor menghasilkan corak getaran tersendiri:
- Kekerapan Sub-Segerak: Kekerapan getaran kurang daripada 1× kelajuan larian (biasanya 0.4-0.5×)
- Kemerdekaan Kelajuan: Setelah ketidakstabilan terkunci, kekerapan kekal malar walaupun kelajuan berubah
- Pertumbuhan pesat: Amplitud meningkat secara eksponen apabila kelajuan ambang melebihi
- Amplitud Tinggi: Boleh mencapai 2-10 kali ganda amplitud getaran tidak seimbang
- Kemaraan Hadapan: Orbit aci berputar dalam arah yang sama seperti putaran aci
Tingkah Laku Permulaan
- Ketidakstabilan biasanya mempunyai kelajuan ambang
- Di bawah ambang: sistem stabil, hanya ada getaran paksa
- Pada ambang: gangguan kecil mencetuskan permulaan
- Di atas ambang: ketidakstabilan berkembang dengan cepat
- Mungkin terputus-putus pada mulanya, kemudian menjadi berterusan
Pengenalan Diagnostik
Petunjuk Diagnostik Utama
Bezakan ketidakstabilan daripada sumber getaran lain:
| Ciri | Tidak seimbang (terpaksa) | Ketidakstabilan (Teruja Diri) |
|---|---|---|
| Kekerapan | 1× kelajuan larian | Sub-segerak (selalunya ~0.45×) |
| Amplitud lwn. Kelajuan | Meningkat dengan lancar dengan kelajuan² | Permulaan mengejut melebihi ambang |
| Respons kepada Pengimbangan | Getaran berkurangan | Tiada peningkatan |
| Kekerapan lwn Kelajuan | Trek dengan kelajuan (perintah berterusan) | Kekerapan malar (mengubah susunan) |
| Kelakuan Tutup | Mengurangkan dengan kelajuan | Mungkin berterusan seketika selepas kelajuan menurun |
Mengesahkan Ketidakstabilan
- laksanakan analisis pesanan—kestabilan ditunjukkan sebagai kekerapan malar, mengubah susunan
- Plot air terjun menunjukkan kekerapan tidak menjejak dengan kelajuan
- Pengimbangan tidak mempunyai kesan ke atas komponen subsynchronous
- Analisis orbit menunjukkan pendahuluan ke hadapan pada frekuensi semula jadi
Pencegahan dan Mitigasi
Pertimbangan Reka Bentuk
- Redaman yang Mencukupi: Reka bentuk sistem galas dengan mencukupi redaman untuk mengelakkan ketidakstabilan
- Pemilihan galas: Pilih jenis dan konfigurasi galas yang memberikan redaman yang baik (galas pad senget, galas pramuat)
- Pengoptimuman Kekakuan: Nisbah kekukuhan aci dan galas yang betul
- Julat Kelajuan Operasi: Reka bentuk untuk beroperasi di bawah kelajuan ambang ketidakstabilan
Penyelesaian Reka Bentuk Galas
- Galas Pad Condongkan: Jenis galas yang stabil untuk aplikasi berkelajuan tinggi
- Galas Empangan Tekanan: Geometri diubah suai untuk meningkatkan redaman berkesan
- Pramuat galas: Meningkatkan kekakuan dan redaman, meningkatkan kelajuan ambang
- Peredam Filem Picit: Peranti redaman luaran mengelilingi galas
Penyelesaian Operasi
- Sekatan Kelajuan: Hadkan kelajuan maksimum kepada di bawah ambang
- Peningkatan Beban: Beban galas yang lebih tinggi boleh meningkatkan margin kestabilan
- Kawalan Suhu: Suhu minyak galas menjejaskan kelikatan dan redaman
- Pemantauan Berterusan: Pengesanan awal membolehkan penutupan sebelum kerosakan berlaku
Respons Kecemasan
Jika ketidakstabilan rotor dikesan semasa operasi:
- Tindakan Segera: Kurangkan kelajuan atau tutup segera
- Jangan Cuba Mengimbangi: Pengimbangan tidak akan membetulkan ketidakstabilan dan membuang masa
- Syarat Dokumen: Rekod kelajuan pada permulaan, kekerapan, perkembangan amplitud
- Siasat Punca Punca: Kenal pasti mekanisme ketidakstabilan yang wujud
- Laksanakan Pembetulan: Ubah suai galas, pengedap, atau keadaan operasi mengikut keperluan
- Sahkan Pembetulan: Uji dengan teliti dengan pemantauan rapi sebelum kembali ke perkhidmatan
Analisis Kestabilan
Jurutera meramalkan dan mencegah ketidakstabilan melalui analisis kestabilan:
- Kira nilai eigen sistem galas rotor
- Bahagian sebenar nilai eigen menunjukkan kestabilan (negatif = stabil, positif = tidak stabil)
- Kenal pasti kelajuan ambang apabila kestabilan berubah
- Pengubahsuaian reka bentuk untuk memastikan margin kestabilan yang mencukupi
- Selalunya memerlukan perisian dinamik rotor khusus
Ketidakstabilan pemutar, walaupun kurang biasa daripada ketidakseimbangan atau salah jajaran, mewakili salah satu keadaan getaran yang paling serius dalam jentera berputar. Memahami mekanismenya, mengenali gejalanya, dan mengetahui tindakan pembetulan yang sesuai adalah kemahiran penting untuk jurutera dan juruteknik yang bekerja dengan peralatan berputar berkelajuan tinggi.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 