Subsynchrone en synchrone trillingen uitgelegd

Definitie: Wat is synchrone trilling?

Synchrone trillingen Een trilling die optreedt met een frequentie die een geheel veelvoud is van de primaire rotatiesnelheid van de machine. Deze trilling is "synchroon" met de rotatie van de as. Dit is de meest voorkomende categorie trillingen in machines.

• De trillingen bij exact de loopsnelheid (1x) zijn synchroon.
• Trillingen met een snelheid die twee keer zo hoog is (2x), drie keer zo hoog is (3x), enzovoort, zijn ook synchrone trillingen, vaak aangeduid als ‘harmonischen’ van de loopsnelheid.

De overgrote meerderheid van de meest voorkomende machinefouten, zoals onevenwicht, verkeerde uitlijning, En mechanische losheid, manifesteren zich allemaal als synchrone trillingen. Zo zal de trilling die wordt veroorzaakt door onbalans altijd 1x RPM bedragen, waardoor veranderingen in de snelheid van de machine perfect worden gevolgd.

Definitie: Wat is subsynchrone trilling?

Subsynchrone trilling is elke trilling die optreedt met een frequentie die *lager* is dan de primaire rotatiesnelheid (1x). Het voorvoegsel "sub-" betekent "lager". De aanwezigheid van significante subsynchrone trillingen is vaak een ernstig waarschuwingssignaal, omdat deze meestal worden veroorzaakt door zelfopgewekte, instabiele dynamische verschijnselen van de rotor in plaats van door eenvoudige mechanische fouten. In tegenstelling tot synchrone trillingen wordt de dwingende functie voor subsynchrone trillingen gegenereerd door de beweging van de rotor zelf.

Veelvoorkomende oorzaken van subsynchrone trillingen

Subsynchrone trillingen vormen een groot probleem bij sneldraaiende turbomachines die zijn uitgerust met vloeistoffilmlagers.

1. Oliewerveling

Dit is de meest voorkomende vorm van subsynchrone instabiliteit. Het treedt op in vloeistoffilmlagers wanneer de hydrodynamische oliefilm die de as ondersteunt rond het lager begint te 'zweepslagen' en de as vooruit duwt. Dit veroorzaakt een duidelijke trilling met een frequentie van ongeveer 0,42 tot 0,48 keer de loopsnelheid (0,42x – 0,48x)Oliewerveling is vaak afhankelijk van de belasting en de temperatuur en kan verschijnen of verdwijnen als de omstandigheden van de machine veranderen.

2. Oliezweep

Oliezwepen is een ernstigere en gevaarlijkere vorm van oliewerveling. Het treedt op wanneer de frequentie van de oliewerveling samenvalt met en "vastklikt" op de eerste eigen frequentie (kritische snelheid) van de rotor. Wanneer dit gebeurt, kan de subsynchrone trillingsamplitude zeer groot worden en niet verdwijnen bij een hogere snelheid. Sterker nog, de trilling blijft op de kritische snelheidsfrequentie van de rotor, zelfs als de machine verder accelereert. Oliezwepen is een zeer destructieve aandoening die een onmiddellijke stopzetting van de machine vereist.

3. Rotor-stator wrijving

Wrijving tussen de rotor en een stilstaand onderdeel kan soms subsynchrone trillingen veroorzaken. Dit gebeurt vaak bij gehele fracties van de draaisnelheid, zoals 0,5xHet 0,5x-component is een klassiek teken van een wrijving waarbij de rotor elke twee omwentelingen 'stuitert'.

Hoe ze te onderscheiden in een FFT-spectrum

Het identificeren van deze componenten in een FFT-spectrum is eenvoudig:

• Synchrone pieken: Kijk naar de piek bij 1x RPM (de loopsnelheid) en alle pieken die op exacte gehele veelvouden vallen (2x, 3x, etc.).
• Subsynchrone pieken: Zoek naar significante pieken op de frequentie-as *vóór* de 1x RPM-piek. Een piek rond de 45% van de draaisnelheid is een klassiek teken van oliewerveling.

Waarom het onderscheid cruciaal is

Het onderscheid tussen synchrone en subsynchrone trillingen is van fundamenteel belang voor de diagnostiek:

• Synchrone problemen (zoals onevenwicht) zijn 'gedwongen trillingen'. Ze kunnen vaak worden gecorrigeerd met mechanische aanpassingen zoals balanceren of uitlijnen.
• Subsynchrone problemen (zoals oliezweep) zijn "zelfopgewekte trillingen" of instabiliteiten. Ze duiden op een probleem met het fundamentele ontwerp of de toestand van het rotorlagersysteem en kunnen niet worden opgelost door balanceren. De oplossing kan bestaan uit het aanpassen van het lagerontwerp, het aanpassen van de olietemperatuur of -druk, of het herontwerpen van de rotor.

Om deze reden wordt een subsynchrone piek met hoge amplitude over het algemeen als een ernstiger alarmtoestand beschouwd dan een synchrone piek met hoge amplitude.

← Terug naar hoofdindex