Wyjaśnienie wibracji subsynchronicznych i synchronicznych

Definicja: Czym są drgania synchroniczne?

Wibracje synchroniczne Drgania to wszelkie drgania występujące z częstotliwością będącą całkowitą wielokrotnością głównej prędkości obrotowej maszyny. Są one „zsynchronizowane” z obrotem wału. Jest to najczęstsza kategoria drgań występujących w maszynach.

• Wibracje dokładnie z prędkością biegu (1x) są synchroniczne.
• Wibracje o prędkości dwukrotnie większej (2x), trzykrotnie większej (3x) itd. to także drgania synchroniczne, często nazywane „harmonicznymi” prędkości biegu.

Zdecydowana większość typowych usterek maszyn, takich jak: brak równowagi, niewspółosiowość, I luźność mechaniczna, wszystkie manifestują się jako drgania synchroniczne. Na przykład drgania spowodowane brakiem równowagi będą zawsze miały częstotliwość 1x obr./min, idealnie odzwierciedlając wszelkie zmiany prędkości maszyny.

Definicja: Czym są drgania subsynchroniczne?

Wibracje subsynchroniczne To wszelkie drgania występujące z częstotliwością *mniejszą niż* pierwotna prędkość obrotowa (1x). Prefiks „sub-” oznacza „poniżej”. Obecność znaczących drgań podsynchronicznych jest często poważnym sygnałem ostrzegawczym, ponieważ zazwyczaj są one spowodowane samowzbudnymi, niestabilnymi zjawiskami dynamicznymi wirnika, a nie prostymi usterkami mechanicznymi. W przeciwieństwie do drgań synchronicznych, funkcja wymuszająca dla drgań podsynchronicznych jest generowana przez ruch samego wirnika.

Najczęstsze przyczyny drgań subsynchronicznych

Drgania podsynchroniczne stanowią poważny problem w przypadku szybkich turbosprężarek wyposażonych w łożyska ślizgowe.

1. Wir olejowy

Jest to najczęstsza forma niestabilności subsynchronicznej. Występuje ona w łożyskach z filmem płynnym, gdy hydrodynamiczny film olejowy podtrzymujący wał zaczyna „szaleć” wokół łożyska, popychając wał przed siebie. Powoduje to wyraźne drgania o częstotliwości około 0,42 do 0,48 razy większa od prędkości biegu (0,42x – 0,48x)Wirowanie oleju często zależy od obciążenia i temperatury i może pojawiać się lub zanikać w zależności od zmian warunków pracy maszyny.

2. Bita śmietana

Bicie olejowe to poważniejsza i niebezpieczniejsza forma wiru olejowego. Występuje, gdy częstotliwość wiru olejowego pokrywa się z pierwszą częstotliwością własną wirnika (prędkością krytyczną) i „zazębia się” z nią. W takim przypadku amplituda drgań podsynchronicznych może znacznie wzrosnąć i nie zniknie wraz ze wzrostem prędkości. W rzeczywistości drgania utrzymują się na krytycznej częstotliwości wirnika, nawet gdy maszyna przyspiesza. Bicie olejowe to stan wysoce destrukcyjny, który wymaga natychmiastowego wyłączenia maszyny.

3. Ocieranie wirnika o stojan

Tarcie między wirnikiem a częścią nieruchomą może czasami powodować drgania subsynchroniczne. Często występuje to przy ułamkach całkowitych prędkości obrotowej, takich jak 0,5xSkładowa 0,5x jest klasycznym objawem tarcia, które polega na „podskakiwaniu” wirnika raz na dwa obroty.

Jak je rozróżnić w widmie FFT

Identyfikacja tych składników w widmie FFT jest prosta:

• Szczyty synchroniczne: Szukaj szczytu 1x RPM (prędkości biegu) i wszelkich szczytów, które przypadają na dokładne wielokrotności liczb całkowitych (2x, 3x itd.).
• Szczyty subsynchroniczne: Poszukaj znaczących pików na osi częstotliwości *przed* szczytem 1x obr./min. Szczyt w okolicach 45% prędkości obrotowej to klasyczny objaw wirowania oleju.

Dlaczego to rozróżnienie jest tak istotne

Rozróżnienie drgań synchronicznych i podsynchronicznych ma podstawowe znaczenie dla diagnostyki:

• Problemy synchroniczne (podobnie jak brak równowagi) są „wymuszonymi drganiami”. Często można je skorygować za pomocą regulacji mechanicznych, takich jak wyważanie lub ustawianie.
• Problemy subsynchroniczne (jak drgania olejowe) to „drgania samowzbudne” lub niestabilności. Wskazują one na problem z podstawową konstrukcją lub stanem układu wirnik-łożysko i nie można ich naprawić poprzez wyważenie. Rozwiązaniem może być zmiana konstrukcji łożyska, zmiana temperatury lub ciśnienia oleju albo przeprojektowanie wirnika.

Z tego powodu, wysoki amplitudowy szczyt subsynchroniczny jest na ogół uważany za poważniejszy stan alarmowy niż wysoki amplitudowy szczyt synchroniczny.

← Powrót do indeksu głównego