Vysvetlenie subsynchrónnych a synchrónnych vibrácií

Definícia: Čo je synchrónne vibrovanie?

Synchrónne vibrácie je akákoľvek vibrácia, ktorá sa vyskytuje s frekvenciou, ktorá je celočíselným násobkom primárnej rýchlosti otáčania stroja. Je „synchronizovaná“ s otáčaním hriadeľa. Toto je najbežnejšia kategória vibrácií vyskytujúcich sa v strojoch.

• Vibrovanie presne pri bežnej rýchlosti (1x) je synchrónne.
• Vibrácie pri dvojnásobnej (2x), trojnásobnej (3x) rýchlosti jazdy atď. sú tiež synchrónne vibrácie, často označované ako „harmonické“ rýchlosti jazdy.

Prevažná väčšina bežných porúch strojov, ako napr. nevyváženosť, nesprávne zarovnaniea mechanická vôľa, všetky sa prejavujú ako synchrónne vibrácie. Napríklad vibrácie spôsobené nevyváženosťou budú vždy na úrovni 1x ot./min, čím dokonale sledujú akékoľvek zmeny rýchlosti stroja.

Definícia: Čo je to subsynchrónna vibrácia?

Subsynchrónne vibrácie je akákoľvek vibrácia, ktorá sa vyskytuje pri frekvencii, ktorá je *nižšia* ako primárna rýchlosť otáčania (1x). Predpona „sub-“ znamená „pod“. Prítomnosť významnej subsynchrónnej vibrácie je často vážnym varovným signálom, pretože je zvyčajne spôsobená samobudenými, nestabilnými dynamickými javmi rotora, a nie jednoduchými mechanickými poruchami. Na rozdiel od synchrónnej vibrácie je vynucujúca funkcia pre subsynchrónnu vibráciu generovaná pohybom samotného rotora.

Bežné príčiny subsynchrónnych vibrácií

Subsynchrónne vibrácie sú hlavným problémom vo vysokorýchlostných turbínových strojoch vybavených fluidnými ložiskami.

1. Olejový vír

Toto je najbežnejšia forma subsynchrónnej nestability. Vyskytuje sa v ložiskách s fluidným filmom, keď hydrodynamický olejový film, ktorý podopiera hriadeľ, začne „víriť“ okolo ložiska a tlačí hriadeľ pred seba. To vytvára zreteľné vibrácie s frekvenciou približne 0,42 až 0,48-násobok bežeckej rýchlosti (0,42x – 0,48x)Vírenie oleja často závisí od zaťaženia a teploty a môže sa objaviť alebo zmiznúť pri zmene podmienok stroja.

2. Olejový šľahač

Vibrácie olejového víru sú závažnejšou a nebezpečnejšou formou vírenia oleja. Vzniká, keď sa frekvencia vírenia oleja zhoduje s prvou vlastnou frekvenciou rotora (kritická rýchlosť) a „uzamkne sa na nej“. Keď sa to stane, amplitúda subsynchrónnych vibrácií môže veľmi narásť a so zvyšovaním rýchlosti nezmizne. V skutočnosti vibrácie zostanú na kritickej frekvencii rýchlosti rotora, aj keď stroj ďalej zrýchľuje. Vibrácie olejového víru sú vysoko deštruktívny stav, ktorý si vyžaduje okamžité vypnutie stroja.

3. Trenie rotora o stator

Trenie medzi rotorom a stacionárnou časťou môže niekedy vyvolať subsynchrónne vibrácie. K tomu často dochádza pri celočíselných zlomkoch otáčok, ako napríklad 0,5xZložka 0,5x je klasickým znakom trenia, ktoré „odráža“ rotor každé dve otáčky.

Ako ich rozlíšiť v FFT spektre

Identifikácia týchto komponentov v FFT spektre je jednoduchá:

• Synchrónne vrcholy: Hľadajte vrchol 1x RPM (rýchlosť jazdy) a všetky vrcholy, ktoré pripadajú na presné celočíselné násobky (2x, 3x atď.).
• Subsynchrónne vrcholy: Hľadajte akékoľvek významné vrcholy, ktoré sa objavujú na frekvenčnej osi *pred* vrcholom 1x RPM. Vrchol okolo 45% prevádzkovej rýchlosti je klasickým znakom vírenia oleja.

Prečo je tento rozdiel kritický

Rozlišovanie medzi synchrónnymi a subsynchrónnymi vibráciami je pre diagnostiku zásadne dôležité:

• Synchrónne problémy (ako napríklad nevyváženosť) sú „vynútené vibrácie“. Často ich možno korigovať mechanickými úpravami, ako je vyváženie alebo zarovnanie.
• Subsynchrónne problémy (ako napríklad olejový šľahač) sú „samostatne budené vibrácie“ alebo nestability. Naznačujú problém so základnou konštrukciou alebo stavom systému rotor-ložisko a nemožno ich opraviť vyvážením. Riešenie môže zahŕňať zmenu konštrukcie ložiska, zmenu teploty alebo tlaku oleja alebo prepracovanie rotora.

Z tohto dôvodu sa subsynchrónny vrchol s vysokou amplitúdou vo všeobecnosti považuje za vážnejší alarmový stav ako synchrónny vrchol s vysokou amplitúdou.

← Späť na hlavný index