Förstå oljevirvel

Definition: Vad är oljevirvel?

Oljevirvel är en typ av självexciterad, instabil vibration som uppstår i maskiner utrustade med vätskefilmslager (tapplager), såsom stora turbiner, kompressorer och pumpar. Det är en form av vätskeinducerad instabilitet där oljefilmen som stöder axeln börjar trycka axeln runt lagerspelet i en framåtriktad cirkulär rörelse. Denna "virvlande" rörelse är en subsynkron vibration, vilket betyder att den uppstår med en frekvens under maskinens körhastighet (1X).

Egenskaper hos oljevirvel

Oljevirveln har flera distinkta och identifierbara egenskaper i vibrationsdata:

• Frekvens: Det mest framträdande kännetecknet är en vibrationstopp med stor amplitud vid en frekvens något lägre än hälften av körhastigheten, vanligtvis mellan 0,4X och 0,48X (dvs. 40% till 48% av axelns rotationshastighet). Till exempel, i en maskin som körs med 3000 varv/min (50 Hz), skulle oljevirvel uppstå vid ungefär 1200–1440 varv/min (20–24 Hz).
• Riktning: Vibrationen är huvudsakligen radiell (horisontell och vertikal) och är ofta starkt riktad.
• Omloppsbana-diagram: När den betraktas på en omloppsbana från XY-närhetssonder, framträder oljevirveln som en stor, framåtprecesserande och ofta förvrängd (icke-cirkulär) bana med en enda, väldefinierad intern slinga.
• Beteende: Oljevirveln är inte bunden till en specifik hastighet. Om maskinens hastighet ökas, ökar även virvelns frekvens, och bibehåller alltid sitt karakteristiska förhållande på ~0,4X – 0,48X av den nya driftshastigheten. Detta är en viktig skillnad från en strukturell resonans, som uppstår vid en fast frekvens oavsett axelhastighet.

Mekanismen: Hur uppstår oljevirvel?

Oljevirvel orsakas av dynamiken hos den hydrodynamiska oljekilen som stöder axeln i ett glidlager. Under normal drift drar den roterande axeln in olja i ett kilformat gap, vilket skapar ett tryckfält som lyfter och stöder axeln. Axeln sitter inte i lagrets mitt utan är något förskjuten.

Oljan i denna kil cirkulerar också runt lagret med ungefär halva axelns hastighet. Om lagret är lätt belastat eller har för stort glapp kan stabiliseringskrafterna vara svaga. En liten störning kan göra att axeln "fångas" av den cirkulerande oljefilmen, som sedan börjar trycka axeln i en cirkulär bana runt lagret. Detta skapar en självupprätthållande vibration som kan växa till mycket höga amplituder, ofta begränsad endast av själva lagerspelet (dvs. axeln börjar slå mot lagret).

Oil Whip: Den allvarligare formen

Om maskinens hastighet ökar till den punkt där oljevirvelfrekvensen (~0,4X – 0,48X) sammanfaller med en av rotorns naturliga frekvenser (en kritisk hastighet), blir tillståndet mycket allvarligare. Detta kallas oljepiska.

• Låst frekvens: Vibrationen "låses fast" på rotorns egenfrekvens och ökar inte ytterligare när maskinhastigheten ökar.
• Hög amplitud: Det resonanta tillståndet gör att vibrationsamplituden blir extremt hög och ofta destruktiv.
• Fara: Oljevips är ett mycket farligt och instabilt tillstånd som kan leda till katastrofala maskinfel.

Vanliga orsaker och lösningar

• Orsaker: Lätt belastade lager, för stort lagerglapp, felaktig oljeviskositet (för låg), högt oljetryck eller en maskinkonstruktion som placerar en kritisk hastighet på ungefär dubbelt så hög som driftshastigheten.

– Lösningar: Lösningar syftar till att bryta den instabila oljefilmen. Detta kan innefatta att öka lagerbelastningen, byta till en annan oljeviskositet eller omkonstruera lagren för att få antivirvelfunktioner (t.ex. citronborrning, tryckdämpning eller lutande kullager).

← Tillbaka till huvudmenyn