Înțelegerea vârtejului de petrol

Definiție: Ce este vârtejul de ulei?

Vârtej de ulei este un tip de vibrație instabilă, autoexcitată, care apare în mașinile echipate cu rulmenți cu peliculă fluidă (jurnal), cum ar fi turbinele mari, compresoarele și pompele. Este o formă de instabilitate indusă de fluid, în care pelicula de ulei care susține arborele începe să împingă arborele în jurul jocului rulmentului într-o mișcare circulară înainte. Această mișcare de „vârtej” este o subsincron vibrație, adică apare la o frecvență sub viteza de funcționare a mașinii (1X).

Caracteristicile vârtejului de ulei

Vârtejul de ulei are mai multe caracteristici distincte și identificabile în datele privind vibrațiile:

• Frecvenţă: Cea mai proeminentă caracteristică este un vârf de vibrație de mare amplitudine la o frecvență puțin mai mică decât jumătate din viteza de rulare, de obicei între 0,4X și 0,48X (adică, 40% până la 48% din viteza de rotație a arborelui). De exemplu, într-o mașină care funcționează la 3000 RPM (50 Hz), vârtejul de ulei ar apărea la aproximativ 1200-1440 RPM (20-24 Hz).
• Direcţie: Vibrația este în principal radială (orizontală și verticală) și adesea foarte direcțională.
• Graficul orbitei: Când este vizualizat pe un grafic al orbitei de la sondele de proximitate XY, vârtejul de petrol apare ca o orbită mare, în precesie directă și adesea distorsionată (necirculară), cu o singură buclă internă bine definită.
• Comportament: Turbina de ulei nu este legată de o viteză specifică. Dacă viteza mașinii este crescută, frecvența turbinei va crește și ea, menținându-și întotdeauna raportul caracteristic de ~0,4X – 0,48X față de noua viteză de funcționare. Acesta este un factor cheie de diferențiere față de rezonanța structurală, care apare la o frecvență fixă, indiferent de viteza arborelui.

Mecanismul: Cum are loc vârtejul petrolului?

Vârtejul de ulei este cauzat de dinamica penei hidrodinamice de ulei care susține arborele într-un rulment. În condiții normale de funcționare, arborele rotativ trage uleiul într-un spațiu în formă de pană, creând un câmp de presiune care ridică și susține arborele. Arborele nu se află în centrul rulmentului, ci este ușor decalat.

Uleiul din această pană circulă, de asemenea, în jurul rulmentului cu aproximativ jumătate din viteza arborelui. Dacă rulmentul este încărcat ușor sau are un joc excesiv, forțele de stabilizare pot fi slabe. O mică perturbare poate face ca arborele să fie „capturat” de pelicula de ulei circulantă, care apoi începe să împingă arborele pe o traiectorie circulară în jurul rulmentului. Aceasta creează o vibrație auto-susținută care poate crește la amplitudini foarte mari, adesea limitată doar de jocul rulmentului în sine (adică, arborele începe să lovească rulmentul).

Oil Whip: Forma mai severă

Dacă viteza mașinii crește până la punctul în care frecvența vârtejului de ulei (~0,4X – 0,48X) coincide cu una dintre frecvențele naturale ale rotorului (a viteză critică), afecțiunea devine mult mai severă. Aceasta se numește bici de ulei.

• Frecvență blocată: Vibrația se „blochează” pe frecvența naturală a rotorului și nu crește în continuare pe măsură ce viteza mașinii crește.
• Amplitudine mare: Condiția rezonantă face ca amplitudinea vibrației să devină extrem de mare și adesea distructivă.
• Pericol: Fulgirea cu ulei este o condiție foarte periculoasă și instabilă care poate duce la defectarea catastrofală a mașinii.

Cauze și soluții comune

• Cauze: Rulmenți ușor încărcați, joc excesiv al rulmenților, vâscozitate incorectă a uleiului (prea scăzută), presiune ridicată a uleiului sau un design al mașinii care plasează o viteză critică la aproximativ dublul vitezei de funcționare.

– Soluții: Soluțiile vizează perturbarea peliculei instabile de ulei. Acestea pot include creșterea încărcării rulmenților, schimbarea vâscozității uleiului la o altă vâscozitate sau reproiectarea rulmenților pentru a avea caracteristici anti-vârtej (de exemplu, rulmenți cu alezaj tip lemon-bore, cu baraj de presiune sau cu pad înclinat).

← Înapoi la indexul principal