Döner Makinelerde Rotor Sürtünmesini Anlamak
Rotor sürtünmesi - sürtünme veya rotor-stator teması olarak da adlandırılır - bir makinenin dönen bileşenlerinin contalar, yatak muhafazaları veya gövde duvarları gibi sabit parçalarla aralıklı veya sürekli temas ettiği bir durumdur. Bu temas sürtünme kuvvetleri oluşturur, yoğun yerel ısı üretir ve oldukça belirgin bir titreşim endişe verici bir hızla feci bir arızaya dönüşebilir. Sürtünme özellikle tehlikelidir çünkü pozitif bir geri besleme döngüsü oluşturur: titreşim sürtünmeye neden olur, sürtünme ısı üretir, ısı termal egilme Şafttaki yay titreşimi artırır ve daha ağır titreşim daha şiddetli bir sürtünmeye neden olur. Bu termal-mekanik sarmal, bir makineyi ele geçirdiğinde dakikalar içinde tahrip edebilir.
1. Rotor Sürtünme Türleri
Sürtme olayları genellikle rotor'un yüzeyinin ne kadarının ve ne kadar süreyle temas ettiğine göre sınıflandırılır. Hafif temastan ağır temasa ilerleyiş, artan tehlikeyi gösterir:
- Hafif sürtünme (aralıklı temas): Sapma döngüsünün tepe noktalarında, genellikle yalnızca belirli hızlarda veya yük koşullarında kısa, ara sıra temas. Genellikle contalarda veya labirent açıklıklarında düzensiz, aralıklı titreşim artışları üretir. Çok kısa bir süre tolere edilebilir ancak her zaman düzeltilmesi gereken bir soruna işaret eder.
- Kısmi sürtünme (sürekli ışık teması): rotor sabit bir yüzeyi sürekli olarak ancak hafif bir sürtünme ile sıyırır, sürekli üretirken dönüşü korur alt-senkron veya senkron titreşim, ısı ve aşınma kalıntıları. Tek başına bırakıldığında, ağır bir sürtünmeye dönüşme eğilimindedir.
- Ağır sürtünme (tam dairesel temas): rotor, çok yüksek sürtünme kuvvetleri, dakikalar içinde yüzlerce derecelik hızlı bir sıcaklık artışı ve şiddetli, genellikle kaotik titreşim ile statorun büyük bir kısmı veya tüm çevresi boyunca temas eder. Rotor tutukluğuna veya yıkıcı arızaya yol açabilir ve derhal acil kapatma gerektirir.
2. Yaygın Sürtünme Yerleri
Sürtünmeler boşlukların en dar olduğu yerde yoğunlaşır. Olağan bölgeler şunlardır:
- Labirent mühürleri: Kasıtlı olarak dar olan boşlukları, conta sürtünmelerini en yaygın form haline getirir.
- Tutucu (yakalayıcı) rulmanlar: Şiddetli bir olay sırasında şaftı yakalamak için tasarlanmış acil durum yatakları.
- Balans pistonu contaları: çok kademeli kompresörlerde ve pompalarda bulunur.
- Kademeler arası diyaframlar: türbinlerde.
- Yatak yuvaları: Şaftın rulman kapağına temas ettiği ciddi durumlarda.
- Şaft kovanları: conta yerlerine takılan koruyucu kılıflar.
3. Rotor Sürtünmesinin Nedenleri
Mil hareketini artıran veya boşluğu azaltan herhangi bir şey sürtünmeyi başlatabilir.
Aşırı titreşim
Şiddetli balanssızlık büyük şaft sapmasına neden olur, hizasızlık ekstra şaft hareketinin tahrik edilmesi, bir kritik hız rezonans amplifikasyonu ile ve rotor kararsızlığı Yağ kırbacı veya buhar girdabı gibi tüm hareketler rotoru sabit çevresine doğru iter.
Yetersiz boşluk
Yetersiz radyal boşluk bırakan hatalı montaj, ısınma sırasında boşlukları kapatan termal büyüme, rulman aşınması Aşırı şaft hareketine izin veren ve sabit parçaları rotora yaklaştıran temel oturması yaygın suçlulardır.
Geçici olaylar
Başlatma sırasında kritik bir hızdan geçme veya yavaşlama, Şaftı saptıran ani yük değişiklikleri, hata olayları ve acil durdurmalar ve aşırı hız koşullarının her biri anlık veya sürekli bir sürtünmeyi tetikleyebilir.
4. Rotor Sürtünmesinin Titreşim Belirtileri
Sürtünme kuvveti güçlü bir şekilde doğrusal olmadığından, sürtünme titreşim analizinde en tanınabilir - ve en kaotik - imzalardan bazılarını üretir.
Karakteristik modeller
- Alt eşzamanlı bileşenler: Temas sırasında geriye doğru girdap tarafından üretilen 1×'nin altındaki frekanslar (genellikle 1/2×, 1/3×, 1/4×).
- Çoklu harmonikler: 1×, 2×, 3×, 4× ve ötesi, sürtünme kuvvetinin doğrusal olmayan, kırpılmış doğası tarafından üretilir - aynı zamanda armonik açıdan zengin spektrumlar.
- Düzensiz davranış: ani, öngörülemeyen değişiklikler genlik ve sıklık.
- Geniş bant gürültüsü: sürtünme ve mikro darbelerden kaynaklanan rastgele, yüksek frekanslı içerik.
- Faz kararsızlığı: ve faz açısı sabit kalmak yerine düzensiz bir şekilde dolaşıyor.
Spektrum ve yörünge özellikleri
Bu spektrum yükseltilmiş bir gürültü tabanı üzerinde oturan kesirli ve tam sayı mertebelerinde çok sayıda tepe noktası gösterir ve bir yakalamadan diğerine hızlı ve öngörülemez bir şekilde değişir; a şelale grafiği görünen ve kaybolan frekans bileşenlerini ortaya çıkarır. Bu şaft yörüngesi eşit derecede belirgindir: düzensiz ve çarpık hale gelir, temasın meydana geldiği yerde keskin köşeler veya düzleşmiş noktalar geliştirir, sürtünme şiddeti değiştikçe şekil değiştirir ve sıklıkla ters (geriye doğru) presesyon bileşenleri gösterir - bir sürtünmenin yörüngesel parmak izi.
5. Sonuçlar ve Hasar
Sürtünmeden kaynaklanan hasar, geri kazanılabilir aşınmadan tamamen tahribata kadar aşamalı olarak gelişir.
Anlık etkiler
- Sürtünme ile ısıtma: temas yoğun yerel ısı üretir, sürtünme noktasında 300-600 °C tamamen mümkündür.
- Termal yay: asimetrik ısıtma şaftı büker, bu da sürtünme şiddetini artırır - geri besleme spiralinin çekirdeği.
- Aşınma ve döküntü: malzeme hem şafttan hem de statordan çıkarılır ve ortaya çıkan parçacıklar yatakları ve contaları kirletir.
İkincil ve yıkıcı hasar
- Mühür imhası: labirent dişleri aşınmış veya kırılmış, sızdırmazlığı bozmuştur.
- Rulman aşırı yükü: sürtünme kuvvetleri rulmanlara yük ve ısı ekler.
- Kalıcı şaft eğimi: şiddetli ısıtma, kapanmadan sonra da devam eden plastik deformasyona yol açabilir.
- Şaft skorlaması, nöbet ve kırılma: Şaftta aşınmış oluklar, ağır sürtünmeden kaynaklanan tam kilitlenme veya ısıdan etkilenen bölgede başlayan bir çatlak - bir yol şaft çatlaması ve başarısızlık.
- Rotor düşmesi ve yangın tehlikesi: Aşırı ısınmadan kaynaklanan rulman arızası, rotorun tutucu yataklara veya gövdeye düşmesine neden olabilirken, sıcak döküntüler veya kıvılcımlar yanıcı maddeleri tutuşturabilir.
6. Tespit, Teşhis ve Saha Ölçümü
Sürtme olayını erken yakalamak, hem titreşim verilerini hem de makine'nin fiziksel durumunu izlemeye bağlıdır.
Titreşim analizi göstergeleri
- Birden fazla alt-senkron bileşenin aniden ortaya çıkması
- Düzensiz, tekrarlanamayan titreşim modelleri.
- Genel titreşim seviyesinde keskin artışlar.
- Hız değişiminden hemen sonra değişen titreşim.
- Keskin özelliklere sahip sıra dışı yörünge desenleri.
Fiziksel kanıt
- Yatak yuvalarında metalik toz veya partiküller.
- Açıkta kalan şaft yüzeylerinde gözle görülür aşınma izleri veya çizikler
- Hasarlı veya aşınmış conta bileşenleri.
- Yükselen yatak sıcaklıkları.
- Sesli kazıma veya gıcırdatma.
Sürtünme imzaları çok hızlı değiştiğinden, sahadaki pratik zorluk, canlı bir makinede harmonik bakımından zengin spektrumun tamamını, değişen genel seviyeyi ve şaft yörüngesini yakalamaktır. gibi taşınabilir iki kanallı bir cihaz Balanset-1A Bir mühendisin kontrollü bir çalışma sırasında rulmanlardaki genliği, fazı ve harmonik spektrumu ölçmesini sağlar, bu da gelişen bir sürtünmeyi basit bir dengesizlikten ayırmaya yardımcı olur ve analiste temasın çalışma sırasında kötüleşip kötüleşmediğini söyler - kontrollü bir kapatma ile acil durdurma arasındaki fark.
7. Acil Durumlara Müdahale, Önleme ve Koruma
Sürtünme acil bir durumdur ve müdahalenin ciddiyetine uygun olması gerekir:
- Ciddiyet derecesini belirleyin: hafif bir sürtünme kontrollü bir kapatmaya izin verebilir; ağır bir sürtünme ise derhal acil durdurma gerektirir.
- Hızı düşürün: bunu yapmak güvenli̇yse, ti̇treşi̇mi̇ i̇zlerken hizi yavaşça düşürün.
- Sıcaklıkları izleyin: yükselen rulman sıcaklıkları kötüleşen bir duruma işaret eder.
- Kapatın: Titreşim artmaya devam ederse veya sıcaklık hızla yükselirse makineyi durdurun.
- Yeniden başlatmayın: açıklıklar doğrulanana ve ovma yeri belirlenene kadar bekleyin.
- Etkinliği belgelendirin: Analiz için titreşim verilerini, sıcaklıkları ve hızları kaydedin.
Önleme üç cephede çalışır. Tasarım gereği, her potansiyel sürtünme bölgesinde yeterli radyal boşluk sağlayın, termal büyümeyi hesaba katın, hafif sürtünmelerden kaynaklanan hasarı sınırlamak için contalara aşınabilir kaplamalar uygulayın ve şiddetli olaylar sırasında sapmayı önlemek için tutucu yatakları takın. Operasyon tarafından, iyi durumda tutmak balans ve kesin şaft hizalaması sapmayı en aza indirmek, termal büyümeyi yönetmek için uygun ısınma prosedürlerini takip etmek ve kritik hızlarda çalışmaktan kaçınmak. İzleme ve koruma ile, titreşim alarmlarını sürtünme eşiğinin altına ayarlayın, rulman ve conta sıcaklıklarını izleyin, kullanın yakınlık probları Şaft konumunu ve boşluğunu izlemek ve aşırı titreşimde otomatik kapanmayı sağlamak için. Sebeplerini anlamak, kendine özgü imzalarını tanımak ve uygun korumayı oluşturmak, türbinler ve kompresörler gibi yüksek hızlı, sıkıca temizlenmiş ekipmanların güvenli çalışması için gereklidir.
