Subsynkron og synkron vibrasjon forklart

Definisjon: Hva er synkron vibrasjon?

Synkron vibrasjon er enhver vibrasjon som oppstår med en frekvens som er et heltallsmultiplum av maskinens primære rotasjonshastighet. Den er «synkronisert» med rotasjonen av akselen. Dette er den vanligste kategorien vibrasjon som finnes i maskiner.

• Vibrasjon ved nøyaktig kjørehastigheten (1x) er synkron.
• Vibrasjon ved dobbelt så høy løpehastighet (2x), tre ganger så høy (3x) og så videre er også synkrone vibrasjoner, ofte referert til som «harmoniske» i løpehastigheten.

De aller fleste vanlige maskinfeil, som f.eks. ubalanse, feiljustering, og mekanisk løshet, manifesterer seg alle som synkron vibrasjon. For eksempel vil vibrasjonen forårsaket av ubalanse alltid være på 1x RPM, og spore perfekt eventuelle endringer i maskinens hastighet.

Definisjon: Hva er subsynkron vibrasjon?

Subsynkron vibrasjon er enhver vibrasjon som oppstår med en frekvens som er *mindre enn* den primære rotasjonshastigheten (1x). Prefikset «sub-» betyr «under». Tilstedeværelsen av betydelig subsynkron vibrasjon er ofte et alvorlig varseltegn, da det vanligvis er forårsaket av selveksiterte, ustabile rotordynamiske fenomener snarere enn enkle mekaniske feil. I motsetning til synkron vibrasjon genereres tvangsfunksjonen for subsynkron vibrasjon av selve rotorens bevegelse.

Vanlige årsaker til subsynkron vibrasjon

Subsynkrone vibrasjoner er et stort problem i høyhastighetsturbomaskiner utstyrt med væskefilmlagre.

1. Oljevirvel

Dette er den vanligste formen for subsynkron ustabilitet. Det oppstår i fluidfilmlagre når den hydrodynamiske oljefilmen som støtter akselen begynner å «piske» rundt lageret og skyve akselen foran seg. Dette skaper en distinkt vibrasjon med en frekvens på omtrent 0,42 til 0,48 ganger løpehastigheten (0,42x – 0,48x)Oljevirvel er ofte belastnings- og temperaturavhengig og kan dukke opp eller forsvinne etter hvert som maskinforholdene endrer seg.

2. Oljepisk

Oljepisk er en mer alvorlig og farlig form for oljevirvel. Det oppstår når oljevirvelfrekvensen sammenfaller med og "låser seg på" rotorens første naturlige frekvens (kritisk hastighet). Når dette skjer, kan den subsynkrone vibrasjonsamplituden bli veldig stor og vil ikke forsvinne med en økning i hastighet. Faktisk vil vibrasjonen forbli på rotorens kritiske hastighetsfrekvens selv om maskinen akselererer ytterligere. Oljepisk er en svært destruktiv tilstand som krever en umiddelbar avstengning av maskinen.

3. Rotor-til-stator-gnissing

En gnissing mellom rotoren og en stasjonær del kan noen ganger forårsake subsynkron vibrasjon. Dette skjer ofte ved heltallsbrøkdeler av kjørehastigheten, for eksempel 0,5 ganger0,5x-komponenten er et klassisk tegn på en gnissing som «spretter» rotoren én gang hver andre omdreining.

Hvordan differensiere dem i et FFT-spektrum

Det er enkelt å identifisere disse komponentene i et FFT-spektrum:

• Synkrone topper: Se etter 1x RPM-toppen (løpehastigheten) og eventuelle topper som faller på eksakte heltallsmultipler (2x, 3x osv.).
• Subsynkrone topper: Se etter eventuelle betydelige topper som vises på frekvensaksen *før* 1x RPM-toppen. En topp på rundt 45% av driftshastigheten er et klassisk tegn på oljevirvel.

Hvorfor skillet er kritisk

Å skille mellom synkron og subsynkron vibrasjon er grunnleggende viktig for diagnostikk:

• Synkrone problemer (som ubalanse) er «tvungne vibrasjoner». De kan ofte korrigeres med mekaniske justeringer som balansering eller justering.
• Subsynkrone problemer (som oljepisk) er «selveksiterte vibrasjoner» eller ustabiliteter. De indikerer et problem med den grunnleggende utformingen eller tilstanden til rotorlagersystemet og kan ikke fikses ved balansering. Løsningen kan innebære å endre lagerutformingen, endre oljetemperaturen eller -trykket, eller å redesigne rotoren.

Av denne grunn anses en subsynkron topp med høy amplitude generelt som en mer alvorlig alarmtilstand enn en synkron topp med høy amplitude.

← Tilbake til hovedindeksen