Razumevanje vrtinca olja

Definicija: Kaj je oljni vrtinec?

Oljni vrtinec je vrsta samovzbujenih, nestabilnih vibracij, ki se pojavljajo v strojih, opremljenih s tekočinskimi (tesnilnimi) ležaji, kot so velike turbine, kompresorji in črpalke. Gre za obliko tekočinsko povzročene nestabilnosti, pri kateri oljni film, ki podpira gred, začne potiskati gred okoli ležajne reže v krožnem gibanju naprej. To "vrtinčno" gibanje je subsinhrono vibracije, kar pomeni, da se pojavljajo pri frekvenci, ki je nižja od hitrosti delovanja stroja (1X).

Značilnosti oljnega vrtinca

Oljni vrtinec ima v podatkih o vibracijah več izrazitih in prepoznavnih značilnosti:

• Pogostost: Najbolj izrazita značilnost je vibracijski vrh z veliko amplitudo pri frekvenci, ki je nekoliko manjša od polovice hitrosti delovanja, običajno med 0,4-kratnik in 0,48-kratnik (tj. od 40% do 48% vrtilne hitrosti gredi). Na primer, pri stroju, ki deluje s 3000 vrt/min (50 Hz), bi se vrtinec olja pojavil pri približno 1200–1440 vrt/min (20–24 Hz).
• Smer: Vibracije so predvsem radialne (horizontalne in navpične) in pogosto zelo usmerjene.
• Orbitalni diagram: Ko ga na orbitalnem diagramu opazujemo z XY bližinskimi sondami, se oljni vrtinec pojavi kot velika, naprej precesirajoča in pogosto popačena (nekrožna) orbita z eno samo, dobro definirano notranjo zanko.
• Vedenje: Vrtinčenje olja ni vezano na določeno hitrost. Če se hitrost stroja poveča, se bo povečala tudi frekvenca vrtinčenja, pri čemer se bo vedno ohranilo njegovo karakteristično razmerje ~0,4X – 0,48X nove hitrosti delovanja. To je ključna razlika od strukturne resonance, ki se pojavi pri fiksni frekvenci ne glede na hitrost gredi.

Mehanizem: Kako nastane vrtinec olja?

Vrtinec olja povzroča dinamika hidrodinamičnega oljnega klina, ki podpira gred v ležaju. Pri normalnem delovanju vrteča se gred vleče olje v klinasto oblikovano režo, kar ustvarja tlačno polje, ki dvigne in podpira gred. Gred ni nameščena na sredini ležaja, temveč je rahlo odmaknjena.

Olje v tem klinu kroži okoli ležaja s približno polovico hitrosti gredi. Če je ležaj rahlo obremenjen ali ima preveliko zračnost, so lahko stabilizacijske sile šibke. Majhna motnja lahko povzroči, da gred "ujeme" krožeči oljni film, ki nato začne potiskati gred po krožni poti okoli ležaja. To ustvari samovzdržno vibracijo, ki lahko naraste do zelo visokih amplitud, pogosto omejenih le s samo zračnostjo ležaja (tj. gred začne udarjati ob ležaj).

Oljni bič: hujša oblika

Če se hitrost stroja poveča do točke, kjer frekvenca vrtinčenja olja (~0,4X – 0,48X) sovpada z eno od naravnih frekvenc rotorja (a kritična hitrost), stanje postane veliko hujše. Temu pravimo oljni bič.

• Zaklenjena frekvenca: Vibracije se "zaklenejo" na naravno frekvenco rotorja in se ne povečajo več z naraščanjem hitrosti stroja.
• Visoka amplituda: Resonančno stanje povzroči, da amplituda vibracij postane izjemno visoka in pogosto uničujoča.
• Nevarnost: Oljni bič je zelo nevarno in nestabilno stanje, ki lahko privede do katastrofalne okvare stroja.

Pogosti vzroki in rešitve

• Vzroki: Rahlo obremenjeni ležaji, prevelika zračnost ležajev, nepravilna viskoznost olja (prenizka), visok tlak olja ali zasnova stroja, ki postavlja kritično hitrost na približno dvakratno hitrost delovanja.

– Rešitve: Rešitve so namenjene prekinitvi nestabilnega oljnega filma. To lahko vključuje povečanje obremenitve ležaja, spremembo viskoznosti olja ali preoblikovanje ležajev z elementi proti vrtinčenju (npr. ležaji z limonino izvrtino, tlačnimi jezi ali nagibnimi blazinicami).

← Nazaj na glavno kazalo