Разумевање вртлога нафте

Дефиниција: Шта је уљни вртлог?

Уљни вртлог је врста самопобуђене, нестабилне вибрације која се јавља у машинама опремљеним лежајевима са флуидним филмом (клизним лежајевима), као што су велике турбине, компресори и пумпе. То је облик нестабилности изазване флуидом где уљни филм који подржава вратило почиње да гура вратило око зазора лежаја кружним кретањем унапред. Ово „вртежно“ кретање је... субсинхрони вибрација, што значи да се јавља на фреквенцији мањој од брзине рада машине (1X).

Карактеристике уљног вртлога

Уљни вртлог има неколико различитих и препознатљивих карактеристика у подацима о вибрацијама:

• Учесталост: Најистакнутија карактеристика је врх вибрације велике амплитуде на фреквенцији нешто мањој од половине брзине рада, обично између 0,4X и 0,48X (тј. од 40% до 48% брзине ротације вратила). На пример, код машине која ради на 3000 обртаја у минути (50 Hz), вртлог уља би се појавио на приближно 1200-1440 обртаја у минути (20-24 Hz).
• Смер: Вибрација је првенствено радијална (хоризонтална и вертикална) и често је веома усмерена.
• Орбитални дијаграм: Када се посматра на орбиталном графикону добијеном XY сондама за мерење близине, нафтни вртлог се појављује као велика, прецесиона и често искривљена (некружна) орбита са једном, добро дефинисаном унутрашњом петљом.
• Понашање: Вртлог уља није везан за одређену брзину. Ако се брзина машине повећа, фреквенција вртлога ће се такође повећати, увек одржавајући свој карактеристични однос од ~0,4X – 0,48X нове брзине рада. Ово је кључна разлика од структурне резонанције, која се јавља на фиксној фреквенцији без обзира на брзину вратила.

Механизам: Како настаје вртлог уља?

Вртлог уља је узрокован динамиком хидродинамичког уљног клина који подупире вратило у клизном лежају. При нормалном раду, ротирајуће вратило вуче уље у клинасти зазор, стварајући поље притиска које подиже и подупире вратило. Вратило се не налази у центру лежаја, већ је благо померено.

Уље у овом клину такође циркулише око лежаја отприлике половином брзине вратила. Ако је лежај мало оптерећен или има превелики зазор, стабилизујуће силе могу бити слабе. Мали поремећај може проузроковати да вратило буде „заробљено“ циркулишућим филмом уља, који затим почиње да гура вратило по кружној путањи око лежаја. Ово ствара самоодрживу вибрацију која може нарасти до веома високих амплитуда, често ограничених само самим зазором лежаја (тј. вратило почиње да удара у лежај).

Уљни бич: Тежи облик

Ако се брзина машине повећа до тачке где се фреквенција вртлога уља (~0,4X – 0,48X) поклапа са једном од природних фреквенција ротора (а критична брзина), стање постаје много теже. То се назива бич за уље.

• Закључана фреквенција: Вибрација се „фиксира“ на природну фреквенцију ротора и не повећава се даље како се брзина машине повећава.
• Висока амплитуда: Резонантно стање узрокује да амплитуда вибрација постане изузетно висока и често деструктивна.
• Опасност: Уљни бич је веома опасно и нестабилно стање које може довести до катастрофалног квара машине.

Уобичајени узроци и решења

• Узроци: Лагано оптерећени лежајеви, прекомерни зазор лежаја, неправилан вискозитет уља (пренизак), висок притисак уља или дизајн машине који поставља критичну брзину на приближно двоструку брзину рада.

– Решења: Решења имају за циљ да поремете нестабилни уљни филм. То може да укључује повећање оптерећења лежајева, промену вискозности уља или редизајн лежајева тако да имају карактеристике против вртложења (нпр. лежајеви са лимунским отвором, брана под притиском или лежајеви са нагибним јастучићима).

← Назад на главни индекс