Forstå rotorinstabilitet

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,344.68 Opprinnelig pris var: $2,344.68.$2,018.20Nåværende pris er: $2,018.20.

Deler

Vibrasjonssensor.

$106.85 Opprinnelig pris var: $106.85.$83.10Nåværende pris er: $83.10.

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$147.21 Opprinnelig pris var: $147.21.$106.85Nåværende pris er: $106.85.

Enheter

Balanset-4.

$8,076.37

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.61

Deler

Reflekterende tape.

$11.87

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,059.75 Opprinnelig pris var: $2,059.75.$1,780.77Nåværende pris er: $1,780.77.

Definisjon: Hva er rotorinstabilitet?

Rotorens ustabilitet er en tilstand i roterende maskiner der selveksitert vibrasjon utvikler seg og vokser uten grenser (kun begrenset av ikke-lineære effekter eller systemfeil). I motsetning til vibrasjon fra ubalanse eller feiljustering, som er tvungne vibrasjoner som reagerer på ytre krefter, er rotorens ustabilitet en selvopprettholdende svingning der energi kontinuerlig utvinnes fra den jevne rotasjonsbevegelsen til akselen og mates inn i vibrasjonsbevegelsen.

Rotorustabilitet er en av de farligste tilstandene i rotordynamikk fordi det kan oppstå plutselig, vokse raskt til destruktive amplituder og ikke kan korrigeres av balansering eller justering. Det krever umiddelbar nedstengning og korrigering av den underliggende destabiliserende mekanismen.

Fundamental forskjell: Tvungen vs. selveksitert vibrasjon

Tvungen vibrasjon (stabil)

De vanligste maskinvibrasjonene er tvungne:

• Ekstern kraft (ubalanse, feiljustering) driver vibrasjonen
• Vibrasjonsamplitude proporsjonal med kraftstørrelsen
• Frekvensen samsvarer med tvangsfrekvensen (1X, 2X, osv.)
• Fjerning av kraften eliminerer vibrasjonen
• Systemet er stabilt – vibrasjonen vokser ikke ubegrenset

Selvopphisset vibrasjon (ustabil)

Rotorens ustabilitet produserer selveksitert vibrasjon:

• Energi utvinnes fra selve rotasjonen, ikke fra ytre krefter
• Amplituden vokser eksponentielt når terskelhastigheten overskrides
• Frekvens vanligvis på eller nær en naturlig frekvens (ofte subsynkron)
• Fortsetter og vokser selv om ubalansen elimineres
• Systemet er ustabilt – bare nedstengning eller korrigerende tiltak kan stoppe det

Vanlige typer rotorinstabilitet

1. Oljevirvel

Oljevirvel er den vanligste ustabiliteten i væskefilmlagersystemer:

• Mekanisme: Oljekile i lager skaper tangensiell kraft på akselen
• Hyppighet: Typisk 0,42–0,48× kjørehastighet (subsynkron)
• Terskel: Oppstår når hastigheten overstiger omtrent det dobbelte av den første kritiske hastigheten
• Symptom: Subsynkron vibrasjon med høy amplitude som øker med hastigheten
• Løsning: Endringer i lagerdesign, forspenning eller forskyvningskonfigurasjoner

2. Oljepisk (alvorlig ustabilitet)

Oljepisk er en alvorlig form for oljevirvel:

• Mekanisme: Oljevirvelen låser seg på en naturlig frekvens
• Hyppighet: Låser ved første naturlige frekvens uavhengig av hastighetsøkninger
• Terskel: Oppstår ved 2 × første kritiske hastighet
• Symptom: Svært høy amplitude, konstant frekvens til tross for hastighetsendringer
• Fare: Kan forårsake katastrofale lager- og akselskader i løpet av minutter

3. Dampvirvel

Forekommer i dampturbiner med labyrinttetninger:

• Mekanisme: Aerodynamiske krysskoblingskrefter i tetningsklaringer
• Hyppighet: Subsynkron, nær naturlig frekvens
• Betingelser: Høytrykksforskjeller over tetninger
• Løsning: Virvelbremser, antivirvelanordninger, modifikasjoner av tetningsdesign

4. Skaftpisk

Generell betegnelse for ulike selveksiterte ustabiliteter:

• Kan være forårsaket av intern demping i akselmaterialet
• Tørrfriksjonsskader fra tetninger eller gnagsår
• Aerodynamiske eller hydrodynamiske krysskoblingskrefter

Kjennetegn og symptomer

Vibrasjonssignatur

Rotorens ustabilitet produserer særegne vibrasjonsmønstre:

• Subsynkron frekvens: Vibrasjonsfrekvens mindre enn 1× kjørehastighet (typisk 0,4–0,5×)
• Hastighetsuavhengighet: Når ustabiliteten låser seg, forblir frekvensen konstant selv om hastigheten endres
• Rask vekst: Amplituden øker eksponentielt når terskelhastigheten overskrides
• Høy amplitude: Kan nå 2–10 ganger amplituden til ubalansert vibrasjon
• Fremadrettet presesjon: Akselbanen roterer i samme retning som akselrotasjonen

Debutatferd

• Ustabilitet har vanligvis en terskelhastighet
• Under terskel: systemet er stabilt, kun tvungen vibrasjon tilstede
• Ved terskel: liten forstyrrelse utløser utbrudd
• Over terskelen: ustabilitet utvikler seg raskt
• Kan være intermitterende i starten, deretter bli kontinuerlig

Diagnostisk identifikasjon

Viktige diagnostiske indikatorer

Skille ustabilitet fra andre vibrasjonskilder:

Karakteristisk	Ubalanse (tvunget)	Ustabilitet (selvopphisset)
Hyppighet	1× løpehastighet	Subsynkron (ofte ~0,45×)
Amplitude vs. hastighet	Øker jevnt med hastighet²	Plutselig innsettende over terskelen
Respons på balansering	Redusert vibrasjon	Ingen forbedring
Frekvens vs. hastighet	Spor med hastighet (konstant rekkefølge)	Konstant frekvens (endrer rekkefølge)
Avstengningsadferd	Reduseres med hastighet	Kan vedvare kort etter at hastigheten synker

Bekrefter ustabilitet

• Utføre ordreanalyse—ustabilitet viser seg som konstant frekvens, skiftende rekkefølge
• Fosstomt viser at frekvensen ikke følger med på hastigheten
• Balansering har ingen effekt på subsynkron komponent
• Baneanalyse viser fremoverpresesjon med naturlig frekvens

Forebygging og avbøtende tiltak

Designhensyn

• Tilstrekkelig demping: Design lagersystemer med tilstrekkelig demping for å forhindre ustabilitet
• Valg av lager: Velg lagertyper og konfigurasjoner som gir god demping (vippelager, forbelastede lagre)
• Stivhetsoptimalisering: Riktig forhold mellom aksel og lagerstivhet
• Driftshastighetsområde: Design for å operere under ustabilitetsterskelhastigheter

Løsninger for lagerdesign

• Vippeputelagre: Naturlig stabil lagertype for høyhastighetsapplikasjoner
• Trykkdammelagre: Modifisert geometri for å øke effektiv demping
• Lagerforspenning: Øker stivhet og demping, hever terskelhastigheten
• Klemfilmdempere: Eksterne dempingsanordninger rundt lagrene

Driftsløsninger

• Fartsgrense: Begrens maksimal hastighet til under terskel
• Økning av belastning: Høyere lagerbelastninger kan forbedre stabilitetsmarginene
• Temperaturkontroll: Lageroljetemperatur påvirker viskositet og demping
• Kontinuerlig overvåking: Tidlig deteksjon muliggjør nedstengning før skade oppstår

Nødrespons

Hvis rotorens ustabilitet oppdages under drift:

1. Umiddelbar handling: Reduser hastigheten eller stopp umiddelbart
2. Ikke forsøk å balansere: Balansering vil ikke korrigere ustabilitet og kaste bort tid
3. Dokumentbetingelser: Registrer hastighet ved start, frekvens, amplitudeprogresjon
4. Undersøk rotårsaken: Identifiser hvilken ustabilitetsmekanisme som er tilstede
5. Redskapskorreksjon: Endre lagre, tetninger eller driftsforhold etter behov
6. Bekreft rettelse: Test nøye med nøye overvåking før du tar tjenesten i bruk igjen

Stabilitetsanalyse

Ingeniører forutsier og forhindrer ustabilitet gjennom stabilitetsanalyse:

• Beregn egenverdier for rotorlagersystemet
• Den reelle delen av egenverdien indikerer stabilitet (negativ = stabil, positiv = ustabil)
• Identifiser terskelhastigheter der stabiliteten endres
• Designendringer for å sikre tilstrekkelige stabilitetsmarginer
• Krever ofte spesialisert programvare for rotordynamikk

Rotorustabilitet, selv om det er mindre vanlig enn ubalanse eller feiljustering, representerer en av de mest alvorlige vibrasjonstilstandene i roterende maskiner. Å forstå mekanismene, gjenkjenne symptomene og kjenne til passende korrigerende tiltak er viktige ferdigheter for ingeniører og teknikere som arbeider med høyhastighets roterende utstyr.

---

← Tilbake til hovedindeksen