Zrozumienie drgań rozruchowych w maszynach wirujących
Definicja: Czym są wibracje startowe?
Wibracje startowe odnosi się do wibracja charakterystyki i zachowanie maszyn wirujących w okresie przyspieszania od prędkości spoczynkowej do normalnej prędkości roboczej. Obejmuje to zarówno oczekiwane drgania przejściowe gdy maszyna przechodzi prędkości krytyczne i wszelkie nietypowe zjawiska wibracyjne, które mogą wystąpić szczególnie w fazie rozruchu, takie jak: łuk termiczny, niestabilności łożysk lub osiadania mechanicznego.
Zrozumienie i monitorowanie wibracji podczas rozruchu ma kluczowe znaczenie dla bezpiecznej eksploatacji maszyny, ponieważ wiele problemów związanych z wibracjami ujawnia się najwyraźniej podczas rozruchu, a okres przejściowy podczas rozruchu może być okresem największego obciążenia mechanicznego w trakcie eksploatacji.
Typowe charakterystyki wibracji podczas uruchamiania
Normalny przebieg wibracji przy uruchamianiu
W prawidłowo działającej maszynie drgania podczas uruchamiania przebiegają według przewidywalnego schematu:
Faza początkowa (prędkość 0-20%)
- Bardzo niskie wibracje brak równowagi (siła proporcjonalna do prędkości²)
- Wszelkie znaczące drgania wskazują na problemy mechaniczne lub łuk termiczny
- Powolne wibracje toczne stanowią punkt odniesienia dla stanu mechanicznego
Przyspieszenie do prędkości krytycznych
- Amplituda drgań wzrasta w miarę zbliżania się do każdej prędkości krytycznej
- Amplituda szczytowa przy prędkości krytycznej (rezonans)
- Gwałtowny spadek prędkości, ponieważ nadal przekracza ona prędkość krytyczną
- 180° faza przesunąć się przez każdą krytyczną prędkość
- Wiele szczytów, jeśli poniżej prędkości roboczej występują liczne prędkości krytyczne
Podejście do prędkości operacyjnej
- Wibracje stabilizują się na poziomie ustalonym
- Głównie 1× składnik z resztkowego niewyważenia
- Stabilizacja termiczna może powodować stopniowe zmiany w ciągu pierwszych 30–60 minut
Typowe problemy z wibracjami podczas uruchamiania
1. Łuk termiczny
Łuk termiczny jest najczęstszym problemem związanym z wibracjami występującym podczas uruchamiania:
- Objaw: Wysokie drgania podczas początkowego przyspieszania, stopniowo zmniejszające się w miarę rozgrzewania się maszyny
- Przyczyna: Asymetryczne nagrzewanie powodujące tymczasową krzywiznę wału
- Częstotliwość: 1× synchroniczny
- Zachowanie: Wysoki nawet przy niskich prędkościach toczenia; maleje po osiągnięciu równowagi termicznej
- Rozwiązanie: Rozszerzone procedury rozgrzewania, obsługa przekładni obrotowej
2. Nadmierne wibracje przy prędkości krytycznej
- Objaw: Bardzo wysokie szczyty drgań przy przechodzeniu przez prędkości krytyczne
- Powoduje: Słaby tłumienie, duże niewyważenie, praca zbyt blisko prędkości krytycznej
- Ryzyko: Potencjalne uszkodzenia łożysk i uszczelnień podczas każdego uruchomienia
- Rozwiązanie: Popraw wyważenie, zwiększ szybkość przyspieszania w strefach krytycznych, dodaj tłumienie
3. Ocieranie podczas przyspieszania
- Objaw: Nagłe, chaotyczne wibracje i podsynchroniczne składowe
- Przyczyna: Niewystarczające odstępy, nadmierne drgania prędkości krytycznej powodujące kontakt
- Ryzyko: Uszkodzenie termiczne, zniszczenie uszczelki
- Rozwiązanie: Sprawdź luzy, popraw równowagę, wolniejsze przyspieszenie
4. Niestabilność łożysk podczas rozruchu
- Objaw: Drgania subsynchroniczne rozwijające się podczas przyspieszania
- Przyczyna: Łożysko nie osiągnęło jeszcze temperatury roboczej i optymalnej sztywności/tłumienia
- Zachowanie: Może zniknąć, gdy łożysko się rozgrzeje
- Rozwiązanie: Wydłużona rozgrzewka przy średniej prędkości przed pełnym przyspieszeniem
Projektowanie procedur uruchamiania
Optymalizacja współczynnika przyspieszenia
Tempo przyspieszania powinno być dostosowane do charakterystyki maszyny:
Strefy powolnego przyspieszenia
- Początkowy obrót (prędkość 0-10%): Bardzo powolne wykrywanie łuku termicznego lub problemów mechanicznych
- Poniżej pierwszego stanu krytycznego: Umiarkowana szybkość rozgrzewania termicznego
- Przede wszystkim krytyczne: Może szybciej osiągnąć prędkość roboczą
Strefy szybkiego przejścia
- Zakresy prędkości krytycznych: Szybkie przyspieszenie (±15–20% wokół każdej prędkości krytycznej)
- Typowa stawka: 2-5× normalna szybkość przyspieszenia
- Zamiar: Zminimalizuj czas rezonansu, ogranicz wzrost amplitudy drgań
Punkty przytrzymania
- Prędkości wygrzewania termicznego: Przytrzymaj na poziomie 30%, 50%, 70% dla dużych turbin
- Czas trwania: 10-30 minut przy każdym trzymaniu
- Zamiar: Umożliwia stabilizację termiczną, zmniejsza gradienty termiczne
- Kontrola wibracji: Przed kontynuacją sprawdź, czy drgania są akceptowalne
Kryteria monitorowania i akceptacji
Monitorowanie w czasie rzeczywistym
Podczas uruchamiania monitoruj:
- Całkowity poziom wibracji: Nie powinno przekraczać limitów alarmowych przy żadnej prędkości
- Temperatury łożysk: Stopniowy wzrost jest akceptowalny, szybki wzrost wskazuje na problemy
- Śledzenie prędkości: Potwierdź, że maszyna przyspiesza płynnie
- Kąt fazowy: Śledź nieoczekiwane zmiany wskazujące na problemy mechaniczne
Kryteria akceptacji
- Krytyczne szczyty prędkości: Powinno pasować do przewidywań ±10-15%
- Amplitudy szczytowe: Nie powinny przekraczać limitów projektowych (zwykle określonych w specyfikacjach sprzętu)
- Wibracje w stanie ustalonym: Powinien osiągnąć akceptowalny poziom po stabilizacji termicznej
- Powtarzalność: Kolejne startupy powinny wykazywać się spójnym zachowaniem
Rozwiązywanie problemów z nietypowymi wibracjami podczas uruchamiania
Wysokie początkowe wibracje
Możliwe przyczyny:
- Łuk termiczny powstały w wyniku poprzedniej operacji lub wyłączenia
- Łuk mechaniczny lub wygięty trzon
- Problemy z łożyskami (zużycie, niewspółosiowość)
- Luzy lub wady mechaniczne
Wibracje wzrastają podczas rozgrzewki
Możliwe przyczyny:
- Rozwój łuku termicznego z asymetrycznego nagrzewania
- Wzrost temperatury wpływa na wyrównanie
- Luz łożyska zmienia się wraz z temperaturą
- Rozszerzalność cieplna powoduje zamykanie luzów, co prowadzi do otarć
Nieregularne wibracje podczas przyspieszania
Możliwe przyczyny:
- Pocieranie lub przerywany kontakt
- Luźne elementy osiadające lub przesuwające się
- Problemy ze sprzęganiem
- Zmienne zachowanie łożyska
Dokumentacja i dane bazowe
Pierwsze uruchomienie
Ustal bazowy sygnał wibracji startowych:
- Rejestruj kompletne dane rozruchu
- Spowodować Wykresy Bodego oraz działki wodospadowe
- Udokumentuj wszystkie prędkości krytyczne i amplitudy szczytowe
- Archiwum jako punkt odniesienia do przyszłych porównań
Porównanie okresowe
- Porównaj obecny start z linią bazową
- Poszukaj zmian w krytycznych miejscach prędkości (oznacza to zmiany mechaniczne)
- Śledź zmiany amplitud szczytowych (oznacza to zmiany w nierównowadze lub tłumieniu)
- Monitoruj nowe elementy drgań, których nie ma w punkcie bazowym
Analiza drgań podczas rozruchu zapewnia wgląd w stan maszyny, uzupełniając monitorowanie stanu ustalonego. Wiele rozwijających się problemów ujawnia się najwyraźniej podczas rozruchu, co sprawia, że analiza trendów drgań podczas rozruchu jest cennym narzędziem predykcyjnym w konserwacji krytycznego sprzętu obrotowego.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 