Zrozumienie wiru olejowego
Wir olejowy to rodzaj samowzbudnych, niestabilnych wibracji, które występują w maszynach wyposażonych w łożyska filmowe (dziennik) - między innymi w dużych turbinach, sprężarkach i pompach. Jest to forma indukowanego przez płyn niestabilność w którym film olejowy podtrzymujący wał zaczyna przesuwać wał wokół luzu łożyskowego ruchem okrężnym do przodu. Ponieważ wirowanie to odbywa się z częstotliwością niższą niż prędkość robocza maszyny (1×), jest to podsynchroniczny wibracji - a ponieważ jest samowzbudny, nie wymaga zewnętrznej funkcji wymuszającej, aby go podtrzymać.
1. Definicja: Co to jest Oil Whirl (wir olejowy)?
Inaczej brak równowagi, który jest synchronicznym (1×) wibracje wymuszone, wir olejowy jest samowzbudne wibracjeEnergia, która go napędza, pochodzi ze stałego obrotu samego wału, doprowadzanego przez film olejowy łożyska. To rozróżnienie ma znaczenie diagnostyczne, ponieważ samowzbudne niestabilności mogą pojawić się nagle, szybko rosnąć i nie można ich “zrównoważyć” w sposób, w jaki może to zrobić niewyważenie 1×.
2. Charakterystyka wiru olejowego
Wir olejowy ma kilka wyraźnych, możliwych do zidentyfikowania sygnatur w danych wibracyjnych:
- Częstotliwość: Najbardziej widoczną cechą jest szczyt o dużej amplitudzie przy częstotliwości nieco mniejszej niż połowa prędkości biegu - zwykle między 0,4× i 0,48× (40% do 48% prędkości obrotowej wału). W maszynie pracującej z prędkością 3000 obr/min (50 Hz) wir olejowy pojawiłby się przy około 1200-1440 obr/min (20-24 Hz).
- Kierunek: Wibracje są głównie promieniowe (poziome i pionowe) i często silnie kierunkowe.
- Wykres orbity: oglądany na wykresie orbity z X-Y sondy zbliżeniowe, Wir olejowy pojawia się jako duża, precesyjna, często zniekształcona (nieokrągła) orbita zawierająca pojedynczą, dobrze zdefiniowaną pętlę wewnętrzną.
- Zachowanie: Wir olejowy nie jest powiązany ze stałą częstotliwością. Gdy maszyna przyspiesza, częstotliwość wirowania podąża za nią, zawsze utrzymując charakterystyczny stosunek ~0,4×-0,48× do nowej prędkości roboczej. To zachowanie śledzenia prędkości jest kluczowym czynnikiem odróżniającym od rezonans strukturalny, która ma stałą częstotliwość niezależnie od prędkości obrotowej wału.
Czyste uchwycenie tych cech wymaga wielokanałowego pomiaru z odniesieniem fazowym. A wykres kaskadowy (wodospadowy) wykonane podczas rozbieg lub wybieg jest szczególnie odkrywczy, ponieważ widać, że szczyt podsynchroniczny maszeruje wraz z prędkością biegu, a nie pozostaje w miejscu.
3. Mechanizm: Jak powstaje wir olejowy?
Wir olejowy wynika z dynamiki hydrodynamicznego klina olejowego, który podpiera wał w łożysku poprzecznym. Podczas normalnej pracy obracający się wał wciąga olej do szczeliny w kształcie klina, tworząc pole ciśnieniowe, które unosi i podpiera wał. Wał nie znajduje się w środku łożyska, lecz jest lekko przesunięty pod kątem (w pozycji nachylenia) względem linii obciążenia.
Olej wewnątrz tego klina sam krąży wokół łożyska z mniej więcej połową prędkości powierzchniowej wału - właśnie dlatego wynikowa niestabilność pojawia się nieco poniżej 0,5×. Jeśli łożysko jest lekko obciążone lub ma nadmierną luz, Siły stabilizujące słabną. Niewielkie zakłócenie może spowodować, że wałek zostanie “przechwycony” przez krążący film, który zacznie napędzać go po kołowej ścieżce wokół łożyska. Rezultatem są samopodtrzymujące się wibracje, które mogą rosnąć do bardzo wysokiej amplitudy, często ograniczonej jedynie przez sam luz łożyska - w którym to momencie wał zaczyna stykać się z powierzchnią łożyska.
4. Oil Whip: Poważniejsza forma
Jeśli maszyna przyspieszy do punktu, w którym częstotliwość wiru olejowego (~0,4×-0,48×) zbiega się z jedną z częstotliwości wirnika (~0,4×-0,48×). częstotliwości własne - a prędkość krytyczna - stan dramatycznie się nasila. Nazywa się to bita śmietana, brutalny skrajny czł onek szerszej wir i bicz rodzina niestabilności.
- Zablokowana częstotliwość: Wibracje “blokują się” na częstotliwości drgań własnych wirnika i nie wzrastają wraz ze wzrostem prędkości maszyny.
- Wysoka amplituda: stan rezonansowy powoduje, że amplituda jest niezwykle wysoka.
- Niebezpieczeństwo: Bicz olejowy jest bardzo niebezpiecznym, niestabilnym stanem, który może prowadzić do katastrofalnej awarii, w tym wycierania łożysk i poważnych uszkodzeń. tarcie wirnika.
5. Najczęstsze przyczyny i rozwiązania
- Powoduje: lekko obciążone łożyska, nadmierny luz w łożyskach, zbyt niska lepkość oleju, zbyt wysokie ciśnienie oleju lub konstrukcja maszyny, która ustawia prędkość krytyczną na mniej więcej dwukrotność prędkości roboczej (tak więc wirnik osiąga prędkość krytyczną dokładnie tam, gdzie pojawia się częstotliwość wirowania).
- Rozwiązania: Środki zaradcze mają na celu przerwanie niestabilnego filmu olejowego. Opcje obejmują zwiększenie obciążenia łożyska, skorygowanie lepkości oleju i przeprojektowanie łożyska z geometrią zapobiegającą zawirowaniom - z otworem w kształcie cytryny (eliptycznym), zaporą ciśnieniową, lub wieloprzyczółkowe i uchylne projekty, które przerywają symetryczny obieg folii. Dopasowanie tłumik filmu ściskanego może dodać stabilizujące tłumienie w niektórych maszynach.
Potwierdzenie diagnozy w terenie oznacza pomiar podsynchronicznej wartości szczytowej i jej fazy oraz wykluczenie winowajców synchronicznych - niezrównoważenia i niewspółosiowość - pierwszy. Przenośny analizator dwukanałowy, taki jak Balans-1a przechwytuje amplitudę i faza przez widmo drgań i sprawdza, czy składowa 1× jest akceptowalna; jeśli szczątkowa składowa 1× jest czysta, ale silny pik ~0,45× utrzymuje się i śledzi prędkość, problemem jest niestabilność warstwy płynu, taka jak wir olejowy, a nie błąd wyważenia - a naprawa leży w łożysku, a nie w obciążnikach korekcyjnych. Charakterystyczne częstotliwości niestabilności można sprawdzić za pomocą Łożysko ślizgowe (wir olejowy i bicz olejowy) Kalkulator częstotliwości.
