Kuelewa Oil Whirl
Oil whirl ni aina ya mitikiti yenye kujihamisha na hauifu inayotokea katika mashine zilizofambwa na fluid-film (journal) kufa — turbines kubwa, compressors na pumpu kati yao. Ni aina ya induced fluid instability ambayo membrane ya mafuta inayounga mkakati songa inakwenda kuwakumbia sisi ardhini katika harakati ya duara inayofanya kazi. Kwa sababu hii whirling inatokea kwa frequency chini ya kasi ya kazi ya mashine (1×), ni sub-synchronous mitikiti — na, kuwa yenye kujihamisha, haihitaji nguvu ya kumfanya kazi kwa ajili yake.
1. Ufafanuzi: Oil Whirl ni Nini?
Unlike unbalance, ambayo ni synchronous (1×) forced vibration, mzunguko wa mafuta ni vibration inayojigeuza: nishati inayoiendesha hutoka kwa mzunguko imara wa shimoni mwenyewe, unaotolewa kupitia safu ya mafuta ya jamii. Tofauti hii ni muhimu kwa kuzamata, kwa sababu kutokuwa na utulivu kwa kujigeuza kunaweza kuonekana ghafla, kukua haraka, na haiwezi kuwa “kusalifishwa” kwa njia ambayo kutokuwa na usawaziko wa 1× kunaweza kuwa.
2. Sifa za Mzunguko wa Mafuta
Mzunguko wa mafuta una saini kadhaa tofauti, zenye kutambuliwa katika data ya vibration:
- Frequency: sifa ya kawaida ni kilele kikubwa cha amplitude kwa frequency kidogo chini ya nusu ya kasi ya uendeshaji — kawaida kati ya 0.4× and 0.48× (40% hadi 48% ya kasi ya shimo). Katika injini inayotumiwa kwa 3000 rpm (50 Hz), mzunguko wa mafuta ungekamatia takriban 1200–1440 rpm (20–24 Hz).
- Direction: vibration ni radiyal kwa kawaida (mlalo na wima) na mara nyingi ni muhimu sana kwa mwelekeo.
- Orbit plot: iliyotembelewa kwenye uwanja wa obiti kutoka X–Y detektor wa kurbanyili, mzunguko wa mafuta unaonekana kama obiti kubwa, inayoendeza mbele, mara nyingi iliyofala (si duara) iliyo na kitanzi kimoja kilicho hai ndani.
- Behaviour: oil whirl is not tied to a fixed frequency. As the machine speeds up, the whirl frequency tracks it, always holding the characteristic ~0.4×–0.48× ratio of the new running speed. This speed-tracking behaviour is the key differentiator from a structural resonance, ambayo iko kwa frequency imara bila kuzaliwa kasi ya shimo.
Kunasa sifa hizi kwa urahisi kunaitaji kipimo cha kumbembefu cha awamu, kwa njia nyingi. A njama ya kupandisha (waterfall) taken during a run-up or coastdown ni muhimu sana, kwa sababu kilele cha chini ya kiomnomoni kinaonekana kuendeza pamoja na kasi ya uendeshaji badala ya kukaa mahali.
3. Utaratibu: Mzunguko wa Mafuta Unajitokeza Vipi?
Mzunguko wa mafuta hutokea kutokana na mienendo ya fuvu la mafuta la hydrodynamic linalobuniwa kwa shimo katika jamii ya journal. Katika uendeshaji wa kawaida, shimo linayozunguka linabvuta mafuta kuwa pengo la umbo la mkumbi, ambalo linajengaenezeano nchi inayoinuua na kusambaza shimoni. Shimo halisi haliuji mahali katikati ya jamii lakini huandaa karibu na mlalo, katika angle ya mtazamo hadi mstari wa mzigo.
Mafuta ndani ya fuvu hiyo yanayozunguka zenyewe zikizunguka jamii kwa takriban nusu ya kasi ya uso wa shimoni — ambalo ni nzuri kwa nini kutokuwa na utulivu kinachosadiki kuonekana chini ya 0.5×. Ikiwa jamii ina mzigo mdogo au ina clearance, nguvu inayokuza ustahimilivu hupungua. Taasisi ndogo inaweza kuruhusu shimoni “kunaswa” na karatasi inayozunguka, ambayo inaanza kuendezesha kwa njia ya duara jamii. Matokeo yake ni vibration inayokusaidia yenyewe inayoweza kukua hadi amplitude kubwa sana, mara nyingi inapakana tu kwa uwazi wa jamii mwenyewe — kwa hatua hii shimo linaanza kukamatia uso wa jamii.
4. Oil Whip: Fomu Kali Zaidi
If the machine accelerates to the point where the oil-whirl frequency (~0.4×–0.48×) coincides with one of the rotor’s frequency za asili — a critical speed — hali iko haraka nanga. Hii inaitwa oil whip, muishia hatari wa ukubwa mkubwa wa ukunyonyaji wenye faida nzuri whirl-and-whip familia ya taharika zisizokaa bila msaada.
- Mzunguko uliokamatia: mtatanisho wa vibration “unakamata” kwenye mzunguko asili wa rotor na haiwezi kuongezeka zaidi kadri injini inavyozidi kuzunguka.
- Amplitudo kubwa sana: hali ya resonance inasukuma amplitudo kuwa kubwa sana zaidi.
- Danger: ukunyonyaji wa mafuta ni hali hatari sana, isiyokinzani ambayo inaweza kusababisha kushindwa kabisa, ukirudia mameno ya kumbanika na mateso makubwa rotor rub.
5. Sababu Kawaida na Njia za Suluhisho
- Causes: mameno yaliyo na mzigo mdogo sana, nafasi ya kumbanika kuwa kubwa sana, kiwambi cha mafuta kuwa nyingi ndogo, shinikizo la mgogoro wa mafuta kuwa kubwa sana, au muundo wa injini unaoweka kasi muhimu takriban mara mbili ya kasi ya kadimu (ili rotor ikamatike kasi muhimu mahali ambapo mzunguko wa kuwinda unakamatia).
- Solutions: njia za kukamatia zina lengwa la kuingilia hali isiyokinzani ya filamu ya mafuta. Chaguzi zinajumuisha kuongeza mzigo wa kumbanika, kusahihisha kiwambi cha mafuta, na kujenga upya kumbanika na jiometria ya kupinga kuwinda — lemon-bore (duara), shinikizo-dam, au miundo ya lobes nyingi na pedi zenye uungaji miundo inayochanganya mzunguko wa filamu ya ulinganifu. Kuweka kiazezi cha filamu iliyosindikwa inaweza kuongeza kuzuia na kuzuia katika vifaa vingine.
Kuthibitisha kuchunguza katika shambani kumaanisha kupima kilele cha kati-synch na awamu yake, na kukataliwa na matatizo ya synch — kutokuwa na usawa na misalignment — kwanza. Kampuni ndogo ya kuchambua na chaneli mbili kama vile Balancet-1A hukamata amplitudo na phase across the wigo wa mitetemo and verifies whether the 1× component is acceptable; if the residual 1× is clean yet a strong ~0.45× peak persists and tracks speed, the problem is a fluid-film instability such as oil whirl, not a balance fault — and the fix lies in the bearing, not in correction weights. The characteristic instability frequencies can be cross-checked with a Journal Bearing (Oil Whirl & Oil Whip) Frequency calculator.
