Pochopenie ropného víru

Definícia: Čo je to olejový vír?

Olejový vír je typ samobudených, nestabilných vibrácií, ktoré sa vyskytujú v strojoch vybavených ložiskami s fluidným filmom (radiálnymi ložiskami), ako sú veľké turbíny, kompresory a čerpadlá. Je to forma nestability vyvolanej kvapalinou, kde olejový film podopierajúci hriadeľ začne tlačiť hriadeľ okolo vôle ložiska v doprednom kruhovom pohybe. Tento „vírivý“ pohyb je... subsynchrónny vibrácie, čo znamená, že sa vyskytujú pri frekvencii nižšej ako je bežná rýchlosť stroja (1X).

Charakteristika olejového víru

Olejový vír má vo vibračných údajoch niekoľko odlišných a identifikovateľných charakteristík:

• Frekvencia: Najvýraznejším znakom je vibračný vrchol s veľkou amplitúdou pri frekvencii o niečo menšej ako polovica rýchlosti jazdy, zvyčajne medzi 0,4-násobok a 0,48-násobok (t. j. 40% až 48% otáčok hriadeľa). Napríklad v stroji bežiacom pri 3000 ot./min. (50 Hz) by sa olejový vír objavil približne pri 1200 – 1440 ot./min. (20 – 24 Hz).
• Smer: Vibrácie sú primárne radiálne (horizontálne a vertikálne) a často sú veľmi smerové.
• Orbitálny graf: Pri pohľade na obežnú dráhu z XY sond sa olejový vír javí ako veľká, dopredu sa pohybujúca a často skreslená (nekruhová) dráha s jedinou, dobre definovanou vnútornou slučkou.
• Správanie: Vír oleja nie je viazaný na konkrétnu rýchlosť. Ak sa rýchlosť stroja zvýši, zvýši sa aj frekvencia víru, pričom si vždy zachová svoj charakteristický pomer ~0,4X – 0,48X novej prevádzkovej rýchlosti. Toto je kľúčový rozdiel od štrukturálnej rezonancie, ktorá sa vyskytuje pri pevnej frekvencii bez ohľadu na rýchlosť hriadeľa.

Mechanizmus: Ako dochádza k víreniu oleja?

Vír oleja je spôsobený dynamikou hydrodynamického olejového klinu, ktorý podopiera hriadeľ v radiálnom ložisku. Za normálnej prevádzky rotujúci hriadeľ vťahuje olej do klinovitej medzery, čím vytvára tlakové pole, ktoré zdvíha a podopiera hriadeľ. Hriadeľ sa nenachádza v strede ložiska, ale je mierne posunutý.

Olej v tomto kline tiež cirkuluje okolo ložiska približne polovičnou rýchlosťou oproti hriadeľu. Ak je ložisko mierne zaťažené alebo má nadmernú vôľu, stabilizačné sily môžu byť slabé. Malé narušenie môže spôsobiť, že hriadeľ bude „zachytený“ cirkulujúcim olejovým filmom, ktorý potom začne tlačiť hriadeľ po kruhovej dráhe okolo ložiska. To vytvára samoudržateľné vibrácie, ktoré môžu narásť do veľmi vysokých amplitúd, často obmedzených iba samotnou vôľou ložiska (t. j. hriadeľ začne narážať na ložisko).

Olejový šľahač: Závažnejšia forma

Ak sa rýchlosť stroja zvýši do bodu, kde sa frekvencia vírenia oleja (~0,4X – 0,48X) zhoduje s jednou z vlastných frekvencií rotora (a kritická rýchlosť), stav sa stáva oveľa závažnejším. Toto sa nazýva olejový šľahač.

• Uzamknutá frekvencia: Vibrácie sa „uzamknú“ na prirodzenú frekvenciu rotora a so zvyšujúcou sa rýchlosťou stroja sa ďalej nezvyšujú.
• Vysoká amplitúda: Rezonančný stav spôsobuje, že amplitúda vibrácií sa stáva extrémne vysokou a často deštruktívnou.
• Nebezpečenstvo: Olejový bič je veľmi nebezpečný a nestabilný stav, ktorý môže viesť ku katastrofálnemu zlyhaniu stroja.

Bežné príčiny a riešenia

• Príčiny: Ľahko zaťažené ložiská, nadmerná vôľa ložiska, nesprávna viskozita oleja (príliš nízka), vysoký tlak oleja alebo konštrukcia stroja, ktorá stanovuje kritickú rýchlosť na približne dvojnásobok bežnej rýchlosti.

– Riešenia: Riešenia sa zameriavajú na narušenie nestabilného olejového filmu. Môže to zahŕňať zvýšenie zaťaženia ložiska, zmenu viskozity oleja alebo prepracovanie ložísk tak, aby mali prvky proti víreniu (napr. ložiská s citrónovým otvorom, tlakové bariéry alebo naklápacie dosky).

← Späť na hlavný index