Înțelegerea frecării rotorului în mașinile rotative
Definiție: Ce este frecarea cu rotor?
Frecarea rotorului (numită și frecare sau contact rotor-stator) este o condiție în care componentele rotative ale unei mașini intră în contact intermitent sau continuu cu piese staționare, cum ar fi etanșările, carcasele rulmenților sau pereții carcasei. Acest contact creează forțe de frecare, generează căldură și produce efecte distinctive. vibrații modele care pot escalada rapid către eșecuri catastrofale dacă nu sunt abordate imediat.
Frecarea rotorului este deosebit de periculoasă deoarece contactul poate crea o buclă de feedback pozitiv: vibrația provoacă frecare, frecarea generează căldură, căldura provoacă arc termic, curbura termică crește vibrațiile, ceea ce provoacă o frecare mai severă. Această spirală poate distruge o mașină în câteva minute dacă nu este oprită.
Tipuri de frecare a rotorului
1. Frecare ușoară (contact intermitent)
- Contact scurt, ocazional în timpul ciclurilor de deviere maximă
- Poate apărea numai la anumite viteze sau condiții de funcționare
- Produce vârfuri de vibrații neregulate și intermitente
- Adesea la etanșări sau la goluri labirintice
- Poate fi tolerat pentru scurt timp, dar indică o problemă care necesită corecție
2. Frecare parțială (contact continuu cu lumină)
- Contact continuu, dar cu o forță de frecare ușoară
- Rotorul își menține rotația în timp ce razuiește suprafața staționară
- Generează vibrații continue subsincrone sau sincrone
- Produce căldură și reziduuri de uzură
- Poate evolua spre frecare puternică dacă nu este corectată
3. Frecare puternică (contact inelar complet)
- Rotorul intră în contact cu statorul pe întreaga circumferință sau pe o mare parte a acesteia
- Forțe de frecare foarte mari
- Creștere rapidă a temperaturii (sute de grade în minute)
- Vibrații puternice, adesea haotice
- Poate duce la blocarea rotorului sau la o defecțiune catastrofală
- Necesită oprire de urgență imediată
Locații comune pentru frecare
- Sigilii Labirintice: Distanțele mici fac ca frecarea garniturilor să fie frecventă
- Rulmenți de fixare: Rulmenți de urgență concepuți pentru a prinde arborele în timpul evenimentelor severe
- Garnituri de echilibrare a pistonului: În compresoarele și pompele multietajate
- Diafragme interstadiale: În turbine
- Carcasă rulment: Cazuri severe în care arborele intră în contact cu capacul rulmentului
- Manșoane arbore: Manșoane de protecție la locurile de etanșare
Cauzele frecării rotorului
Vibrații excesive
- Severă dezechilibra provocând o deviere mare a arborelui
- Nealiniere crearea mișcării arborelui
- Funcționând la viteză critică cu amplificare rezonantă
- Instabilitatea rotorului (bici de ulei, vârtej de abur)
Distanță insuficientă
- Asamblare necorespunzătoare care lasă un joc radial insuficient
- Creșterea termică reduce distanțele libere în timpul încălzirii
- Uzura rulmenților permite mișcarea excesivă a arborelui
- Tasarea fundației aducând piesele staționare mai aproape de rotor
Evenimente tranzitorii
- Trecerea prin viteza critică în timpul pornirii/opririi în liberă circulație
- Modificări de sarcină care provoacă deformarea bruscă a arborelui
- Evenimente de călătorie sau opriri de urgență
- Condiții de supraviteză
Semnăturile vibrațiilor de frecare a rotorului
Modele caracteristice
- Componente subsincrone: Frecvențe sub 1× (adesea 1/2×, 1/3×, 1/4×) de la vârtejul înapoi în timpul frecării
- Armonice multiple: 1×, 2×, 3×, 4× datorită forțelor de frecare neliniare
- Comportament neregulat: Schimbări bruște în amplitudine și frecvență
- Zgomot în bandă largă: Componente aleatorii de înaltă frecvență, provenite din frecare și impacturi
- Instabilitate de fază: Unghiuri de fază variază erratic
Caracteristicile spectrului
- Numeroase vârfuri la ordine fracționare și multiple
- Zgomot de podea ridicat din cauza impacturilor aleatorii
- Spectrul se schimbă rapid și imprevizibil
- Parcele de cascadă arată componentele de frecvență care apar și dispar
Analiza orbitei
Orbita arborelui Modelele în timpul frecării sunt foarte distinctive:
- Forme orbite neregulate, distorsionate
- Colțuri ascuțite sau zone plate unde are loc contactul
- Forma orbitei se modifică pe măsură ce intensitatea frecării variază
- Adesea prezintă componente de precesie inversă (înapoi)
Consecințe și daune
Efecte imediate
- Încălzire prin frecare: Contactul generează căldură locală intensă (posibil 300-600°C)
- Arc termic: Încălzirea asimetrică provoacă îndoirea arborelui, crescând severitatea frecării
- Purta: Material îndepărtat de pe suprafețele arborelui și statorului
- Generarea de resturi: Particulele de uzură contaminează rulmenții și etanșările
Daune secundare
- Distrugerea sigiliului: Dinții sigiliului labirintului uzați sau rupți
- Suprasarcina rulmentului: Sarcini crescute și încălzire din cauza forțelor de frecare
- Arc permanent al tijei: Încălzirea excesivă poate provoca deformări plastice
- Scorarea arborelui: Caneluri uzate în suprafața arborelui
Eșecuri catastrofale
- Blocarea arborelui: Blocare completă din cauza frecării puternice
- Fractură a arborelui: Zona afectată termic creează inițierea fisurilor
- Căderea rotorului: Defectarea rulmentului din cauza supraîncălzirii permite discului să cadă pe rulmenții de fixare sau pe carcasă
- Pericol de incendiu: Resturile fierbinți sau scânteile pot aprinde materiale inflamabile
Detectare și diagnosticare
Indicatori de analiză a vibrațiilor
- Apariția bruscă a mai multor componente subsincrone
- Modele de vibrații nerepetabile, nerepetabile
- Creșteri bruște ale nivelului general de vibrații
- Modificări ale vibrațiilor imediat după schimbările de viteză
- Modele orbitale neobișnuite cu caracteristici ascuțite
Dovezi fizice
- Praf metalic sau particule în carcasele rulmenților
- Urme de uzură vizibile sau zgârieturi pe suprafețele expuse ale arborelui
- Componente de etanșare deteriorate sau uzate
- Temperatura rulmentului crește
- Sunete audibile de zgârietură sau măcinare
Răspuns de urgență
Dacă se suspectează frecarea rotorului în timpul funcționării:
- Evaluați severitatea: Frecarea ușoară poate permite oprirea controlată; frecarea puternică necesită oprire de urgență imediată
- Reduceți viteza: Dacă este posibil, reduceți încet viteza în timp ce monitorizați vibrațiile
- Monitorizați temperaturile: Creșterea temperaturii rulmenților indică o înrăutățire a stării
- Oprire de urgență: Dacă vibrațiile continuă să crească sau temperaturile cresc rapid
- Nu reporniți: Până la verificarea spațiilor libere și identificarea locului de frecare
- Eveniment document: Înregistrați datele privind vibrațiile, temperaturile, vitezele pentru analiză
Prevenire și atenuare
Măsuri de proiectare
- Distanțe radiale adecvate în toate punctele potențiale de frecare
- Luați în considerare creșterea termică în proiectarea spațiului liber
- Folosiți acoperiri abrazive în locurile de etanșare pentru a minimiza deteriorarea cauzată de frecări ușoare.
- Instalați lagăre de fixare pentru a limita deformarea în timpul evenimentelor severe
Măsuri operaționale
- Mențineți-vă bine echilibru pentru a minimiza deformarea arborelui
- Asigurați o aliniere precisă
- Urmați procedurile adecvate de încălzire pentru a gestiona creșterea termică
- Evitați funcționarea la viteze critice
- Monitorizați continuu vibrațiile echipamentelor critice
Monitorizare și protecție
- Instalați alarme cu vibrații setate sub pragul de frecare
- Monitorizați temperaturile rulmenților și etanșărilor
- Folosiți sonde de proximitate pentru a urmări poziția arborelui și jocurile
- Implementați oprirea automată la vibrații excesive
Frecarea rotorului reprezintă o situație de urgență care necesită atenție imediată. Înțelegerea cauzelor acesteia, recunoașterea semnăturilor vibraționale distinctive și implementarea măsurilor adecvate de prevenire și protecție sunt esențiale pentru funcționarea în siguranță a mașinilor rotative, în special în echipamentele de mare viteză sau cu spațiu redus, cum ar fi turbinele și compresoarele.
Categorii:
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 