Subsynkron och synkron vibration förklarad

Definition: Vad är synkron vibration?

Synkron vibration är en vibration som uppstår med en frekvens som är en heltalsmultipel av maskinens primära rotationshastighet. Den är "synkroniserad" med axelns rotation. Detta är den vanligaste kategorin av vibrationer som finns i maskiner.

• Vibrationen vid exakt körhastigheten (1x) är synkron.
• Vibrationer vid dubbel löphastighet (2x), tre gånger (3x) och så vidare är också synkrona vibrationer, ofta kallade "övertoner" för löphastigheten.

Den stora majoriteten av vanliga maskinfel, som t.ex. obalans, feljusteringoch mekanisk glapp, manifesterar sig alla som synkron vibration. Till exempel kommer vibrationen som orsakas av obalans alltid att vara vid 1x varvtalet, vilket perfekt spårar eventuella förändringar i maskinens hastighet.

Definition: Vad är subsynkron vibration?

Subsynkron vibration är vilken vibration som helst som uppstår vid en frekvens som är *mindre än* den primära rotationshastigheten (1x). Prefixet "sub-" betyder "under". Förekomsten av betydande subsynkron vibration är ofta ett allvarligt varningstecken, eftersom det vanligtvis orsakas av självexciterade, instabila rotordynamiska fenomen snarare än enkla mekaniska fel. Till skillnad från synkron vibration genereras forceringsfunktionen för subsynkron vibration av rotorns egen rörelse.

Vanliga orsaker till subsynkron vibration

Subsynkrona vibrationer är ett stort problem i höghastighetsturbomaskiner utrustade med vätskefilmslager.

1. Oljevirvel

Detta är den vanligaste formen av subsynkron instabilitet. Det uppstår i vätskefilmslager när den hydrodynamiska oljefilmen som stöder axeln börjar "piska" runt lagret och trycka axeln framför sig. Detta skapar en distinkt vibration med en frekvens av ungefär 0,42 till 0,48 gånger löphastigheten (0,42x – 0,48x)Oljevirveln är ofta belastnings- och temperaturberoende och kan uppstå eller försvinna allt eftersom maskinens förhållanden ändras.

2. Oljevisp

Oljevibbning är en allvarligare och farligare form av oljevirvel. Den inträffar när oljevirvelfrekvensen sammanfaller med och "låser sig fast" på rotorns första naturliga frekvens (kritiska varvtal). När detta händer kan den subsynkrona vibrationsamplituden bli mycket stor och kommer inte att försvinna med ökande varvtal. Faktum är att vibrationen kommer att ligga kvar vid rotorns kritiska varvtalsfrekvens även när maskinen accelererar ytterligare. Oljevibbning är ett mycket destruktivt tillstånd som kräver omedelbar avstängning av maskinen.

3. Gnidning mellan rotor och stator

En friktion mellan rotorn och en stationär del kan ibland orsaka subsynkron vibration. Detta inträffar ofta vid heltalsbråkdelar av körhastigheten, såsom 0,5x0,5x-komponenten är ett klassiskt tecken på en skav som "studsar" rotorn vartannat varv.

Hur man differentierar dem i ett FFT-spektrum

Att identifiera dessa komponenter i ett FFT-spektrum är enkelt:

• Synkrona toppar: Leta efter 1x RPM-toppen (körhastigheten) och eventuella toppar som faller på exakta heltalsmultiplar (2x, 3x, etc.).
• Subsynkrona toppar: Leta efter några signifikanta toppar som uppträder på frekvensaxeln *före* 1x RPM-toppen. En topp runt 45% av driftshastigheten är ett klassiskt tecken på oljevirvel.

Varför skillnaden är avgörande

Att skilja mellan synkron och subsynkron vibration är grundläggande viktigt för diagnostik:

• Synkrona problem (som obalans) är "påtvingade vibrationer". De kan ofta korrigeras med mekaniska justeringar som balansering eller uppriktning.
• Subsynkrona problem (som oljevibrationer) är "självexciterade vibrationer" eller instabiliteter. De indikerar ett problem med den grundläggande konstruktionen eller skicket hos rotor- och lagersystemet och kan inte åtgärdas genom balansering. Lösningen kan innebära att ändra lagerkonstruktionen, ändra oljetemperaturen eller trycket, eller att omkonstruera rotorn.

Av denna anledning anses en subsynkron topp med hög amplitud generellt vara ett allvarligare larmtillstånd än en synkron topp med hög amplitud.

← Tillbaka till huvudmenyn