Разумевање вибрација при покретању ротирајућих машина
Дефиниција: Шта је вибрација при покретању?
Вибрација при покретању односи се на вибрација карактеристике и понашање ротационих машина током периода убрзања од мировања до нормалне радне брзине. Ово обухвата и очекиване пролазне вибрације док машина пролази кроз критичне брзине и све абнормалне вибрационе појаве које се могу јавити посебно током фазе покретања, као што су термални лук, нестабилности лежајева или механичко слегање.
Разумевање и праћење вибрација при покретању је кључно за безбедан рад машине, јер се многи проблеми повезани са вибрацијама најјасније манифестују током покретања, а прелазно стање при покретању може бити механички најнапорнији период рада.
Типичне карактеристике вибрација при покретању
Нормално напредовање вибрација при покретању
У исправно функционишућој машини, вибрације током покретања прате предвидљив образац:
Почетна фаза (брзина 0-20%)
- Веома ниске вибрације од неравнотежа (сила пропорционална брзини²)
- Било каква значајна вибрација указује на механичке проблеме или термални лук
- Споро вибрирање котрљања пружа основу за механичко стање
Убрзање кроз критичне брзине
- Амплитуда вибрација се повећава како се приближава свака критична брзина
- Вршна амплитуда при критичној брзини (резонанција)
- Брзо смањење како брзина наставља да прелази критичну брзину
- 180° фаза прелазак кроз сваку критичну брзину
- Вишеструки врхови ако постоји више критичних брзина испод радне брзине
Приступ оперативној брзини
- Вибрација се стабилизује на стабилном нивоу
- Првенствено 1× компонента од резидуалне неравнотеже
- Термичка стабилизација може изазвати постепене промене током првих 30-60 минута
Уобичајени проблеми са вибрацијама при покретању
1. Термални лук
Термални лук је најчешћи проблем са вибрацијама специфичан за покретање:
- Симптом: Јаке вибрације током почетног убрзања, постепено се смањују како се машина загрева
- Узрок: Асиметрично загревање ствара привремену кривину вратила
- Учесталост: 1× синхрони
- Понашање: Високо чак и при малим брзинама котрљања; смањује се како се достиже термичка равнотежа
- Решење: Продужени поступци загревања, рад са зупчаником за окретање
2. Прекомерна вибрација критичне брзине
- Симптом: Веома високи врхови вибрација при проласку кроз критичне брзине
- Узроци: Сиромашно пригушење, велика неуравнотеженост, рад преблизу критичне брзине
- Ризик: Потенцијално оштећење лежајева, заптивача током сваког покретања
- Решење: Побољшајте балансирање, повећајте убрзање кроз критичне зоне, додајте пригушење
3. Трљање током убрзања
- Симптом: Изненадне неправилне вибрације и субсинхроне компоненте
- Узрок: Недовољни зазори, прекомерна вибрација критичне брзине која узрокује контакт
- Ризик: Термичко оштећење, уништење заптивача
- Решење: Проверите размак, побољшајте равнотежу, спорије убрзање
4. Нестабилност лежаја током покретања
- Симптом: Субсинхроне вибрације које се развијају током убрзања
- Узрок: Лежај још није достигнуо радну температуру и оптималну крутост/пригушење
- Понашање: Може нестати како се лежај загрева
- Решење: Продужено загревање на средњој брзини пре пуног убрзања
Дизајн процедуре покретања
Оптимизација стопе убрзања
Брзина убрзања треба да буде прилагођена карактеристикама машине:
Зоне спорог убрзања
- Почетно котрљање (брзина од 0-10%): Веома споро открива термички лук или механичке проблеме
- Испод прве критичне тачке: Умерена брзина термичког загревања
- Изнад свих критичних ствари: Може брже убрзати до радне брзине
Зоне брзог пролаза
- Критични опсези брзина: Брзо убрзајте (±15-20% око сваке критичне брзине)
- Типична цена: 2-5× нормална брзина убрзања
- сврха: Минимизирајте време резонанце, ограничите нагомилавање амплитуде вибрација
Задржите поене
- Брзине термалног намакања: За велике турбине држите на 30%, 50%, 70%
- Трајање: 10-30 минута на сваком задржавању
- сврха: Омогућите термичку стабилизацију, смањите термичке градијенте
- Провера вибрација: Проверите да ли су вибрације прихватљиве пре него што наставите
Критеријуми за праћење и прихватање
Праћење у реалном времену
Током покретања, пратите:
- Укупни ниво вибрација: Не би требало да пређе границе аларма ни при једној брзини
- Температуре лежајева: Постепено повећање је прихватљиво; брзи пораст указује на проблеме
- Праћење брзине: Потврдите да машина глатко убрзава
- Фазни угао: Пратите неочекиване промене које указују на механичке проблеме
Критеријуми прихватања
- Критични врхови брзине: Требало би да се подудара са предвиђањима ±10-15%
- Вршне амплитуде: Не би требало да прелази границе пројектовања (обично дефинисане у спецификацијама опреме)
- Вибрације у стационарном стању: Требало би да достигне прихватљиве нивое након термичке стабилизације
- Поновљивост: Узастопни стартапови треба да показују доследно понашање
Решавање проблема са абнормалним вибрацијама при покретању
Висока почетна вибрација
Могући узроци:
- Термални лук из претходног рада или затварања
- Механички лук или савијено вратило
- Проблеми са лежајевима (хабање, неусклађеност)
- Лабавост или механички дефекти
Вибрација се повећава током загревања
Могући узроци:
- Развој термалног лука асиметричним загревањем
- Термални раст који утиче на поравнање
- Зазор лежаја се мења са температуром
- Термичко ширење затварајућих зазора који доводе до трења
Неправилне вибрације током убрзања
Могући узроци:
- Трљање или повремени контакт
- Лабаве компоненте се слегну или померају
- Проблеми са спајањем
- Променљиво понашање лежаја
Документација и основни подаци
Прво пуштање у рад
Успоставите основни потпис вибрација при покретању:
- Забележите комплетне податке о залету
- Генериши Бодеови дијаграми и парцеле водопада
- Документујте све критичне брзине и вршне амплитуде
- Архива као референца за будуће поређење
Периодично поређење
- Упоредите тренутни стартап са основним
- Потражите промене на критичним локацијама брзине (што указује на механичке промене)
- Праћење промена амплитуда врхова (указује на неуравнотеженост или промене пригушења)
- Пратите нове компоненте вибрација које нису присутне у основној вредности
Анализа вибрација при покретању пружа увид у здравље машине који допуњује праћење у стационарном стању. Многи проблеми у развоју се најјасније откривају током покретања, што праћење трендова вибрација при покретању чини вредним алатом за предиктивно одржавање критичне ротирајуће опреме.