Wyjaśnienie wibracji subsynchronicznych i synchronicznych
Wibracje subsynchroniczne to dowolna składowa drgań, której częstotliwość wynosi mniej niż podstawowej prędkości obrotowej maszyny (1×), a jego pojawienie się jest jednym z poważniejszych sygnałów, jakie może wysyłać obracająca się maszyna. Aby zrozumieć dlaczego, warto zestawić go z jego przeciwieństwem: drgania synchroniczne, który śledzi wał z dokładną całkowitą wielokrotnością prędkości obrotowej. Rozróżnienie to nie jest akademickie - oddziela codzienne usterki, które można naprawić mechanicznie, od samowzbudnych niestabilności, które wymagają przeprojektowania lub natychmiastowego zatrzymania. Niniejszy artykuł definiuje oba terminy, wymienia typowych winowajców i pokazuje, jak je rozróżnić na przykładzie wału. FFT spektrum.
1. Czym jest wibracja synchroniczna?
Drgania synchroniczne występują z częstotliwością, która jest całkowitą wielokrotnością prędkości obrotowej wału - są “zsynchronizowane” z obrotami. Jest to zdecydowanie najczęstsza kategoria wibracji maszyn.
- Wibracje dokładnie w prędkość biegu (1×) jest synchroniczny.
- Wibracje z dwukrotną prędkością (2×), trzykrotną (3×) i tak dalej są również synchroniczne i są zwykle nazywane harmonia prędkości biegu.
Zdecydowana większość typowych usterek objawia się właśnie w ten sposób. Brak równowagi, niewspółosiowość, I luz mechaniczny wszystkie wytwarzają synchroniczne wibracje. Na przykład niewyważenie zawsze pokazuje 1× RPM i doskonale śledzi każdą zmianę prędkości - podwojenie RPM i szczyt niewyważenia po prostu przesuwa się do nowej częstotliwości 1×. Ponieważ wymuszenie jest zablokowane do kąta wału, są to klasyczne wibracje. wibracje wymuszone.
2. Co to są wibracje podsynchroniczne?
Wibracje podsynchroniczne występują z częstotliwością poniżej 1× - przedrostek “sub-” oznacza po prostu “poniżej”. Znaczna podsynchroniczność jest często poważnym sygnałem ostrzegawczym, ponieważ jest ona zwykle spowodowana samowzbudnymi, niestabilnymi zjawiskami dynamiki wirnika, a nie zwykłą usterką mechaniczną. Kluczową różnicą jest źródło energii: w przypadku usterek synchronicznych zewnętrzny błąd geometryczny napędza wirnik raz na obrót, podczas gdy w przypadku niestabilności podsynchronicznej funkcja wymuszająca jest generowana przez wirnik. ruch samego wirnika interakcji z łożyskami lub uszczelnieniami. Ta pętla sprzężenia zwrotnego sprawia, że warunki te są cechą charakterystyczną niestabilność wirnika.
3. Najczęstsze przyczyny wibracji podsynchronicznych
Wibracje podsynchroniczne są głównym problemem w szybkobieżnych maszynach turbinowych pracujących w warstwie płynu. łożyska ślizgowe.
3.1 Wir olejowy
Jest to najczęstsza forma niestabilności podsynchronicznej. W łożysku z filmem olejowym hydrodynamiczny film olejowy, który wspiera wał, może zacząć krążyć i wypychać wał przed siebie, co jest zjawiskiem znanym jako wir olejowy. Ponieważ średnia prędkość filmu olejowego jest nieco mniejsza niż połowa prędkości powierzchni wału, wynikowa wir pojawia się w przybliżeniu 0,42 do 0,48-krotność prędkości biegu (0,42×–0,48×). Wir olejowy jest często zależny od obciążenia i temperatury i może pojawiać się lub znikać wraz ze zmianą obciążenia łożyska, temperatury oleju lub prędkości.
3.2 Bicz olejowy
Bicz olejowy jest poważniejszą i bardziej niebezpieczną ewolucją wiru olejowego. Występuje, gdy częstotliwość wiru wzrasta do poziomu - a następnie “blokuje się” - pierwszej częstotliwości drgań własnych wirnika, lub prędkość krytyczna. Po zablokowaniu amplituda podsynchroniczna może być bardzo duża i nie zniknie wraz ze wzrostem prędkości; zamiast tego wibracje pozostają zablokowane na częstotliwości prędkości krytycznej, nawet gdy maszyna przyspiesza dalej. Ten zablokowany, eskalujący stan - ściśle związany z bicz wałowy - jest wysoce destrukcyjna i zazwyczaj wymaga natychmiastowej wyłączenie.
3.3 Pocieranie wirnika o stojan
Kontakt między wirnikiem a nieruchomą częścią - a tarcie wirnika - mogą również wywoływać drgania podsynchroniczne, często przy całkowitych ułamkach prędkości obrotowej, takich jak 0.5×. Czysty składnik 0,5× jest klasyczną oznaką tarcia, które odbija wirnik raz na dwa obroty. Inne źródła subharmoniczne reakcja obejmuje poważne poluzowanie i pewne nieliniowości spowodowane tarciem.
4. Rozróżnianie ich w widmie FFT
Rozdzielenie dwóch rodzin na widmo jest w dużej mierze kwestią tego, gdzie szczyty spadają w stosunku do 1×:
- Synchroniczne wartości szczytowe: Zlokalizuj wartość szczytową 1× RPM (prędkość biegu) i szukaj wartości szczytowych na dokładnych wielokrotnościach liczb całkowitych - 2×, 3× itd.
- Wartości szczytowe poniżej częstotliwości synchronicznej: szukać wszelkich znaczących szczytów, które się pojawiają przed pik 1× na osi częstotliwości. Szczyt w pobliżu 45% prędkości obrotowej jest podręcznikowym wskaźnikiem wiru olejowego.
Ponieważ diagnoza zależy od dokładnego stosunku prędkości szczytowej do prędkości biegu, precyzyjne odniesienie prędkości jest niezbędne - małe błędy w zakładanych obrotach na minutę mogą zamazać wir 0,48× w coś niejednoznacznego. Analiza zamówień Odniesienie do impulsu obrotomierza raz na obrót usuwa tę niejednoznaczność, wyrażając widmo bezpośrednio w rzędach prędkości obrotowej.
5. Dlaczego to rozróżnienie jest krytyczne
Wiedza o tym, na którą rodzinę patrzysz, determinuje całą odpowiedź:
- Problemy synchroniczne (takie jak niewyważenie) są drganiami wymuszonymi i zwykle można je skorygować mechanicznie - poprzez równoważenie, wyrównanie lub dokręcenie elementów złącznych.
- Problemy subsynchroniczne (takie jak bicz olejowy) są drgania samowzbudne lub niestabilności. Wskazują one na fundamentalny problem w system wirnik-łożysko i nie można ich wyleczyć poprzez wyważenie. Naprawy zazwyczaj obejmują zmianę konstrukcji łożyska (na przykład na łożyska z podkładką uchylną), regulację temperatury lub ciśnienia oleju, zwiększenie obciążenia łożyska lub modyfikację wirnika.
Z tego powodu pik podsynchroniczny o wysokiej amplitudzie jest zwykle traktowany jako poważniejszy alarm niż równie duży pik synchroniczny. W praktyce inżynier najpierw potwierdza, że maszyna jest dobrze wyważona i wyrównana - przenośny analizator, taki jak Balans-1a mierzy 1× amplitudę i faza potrzebne do wykluczenia lub skorygowania przyczyn synchronicznych - tak, aby każdy składnik podsynchroniczny pozostający na widmie mógł być z całą pewnością przypisany niestabilności, a nie uleczalnej usterce mechanicznej.
