Розуміння тертя ротора в обертових машинах

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,358.31

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.47

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$148.07

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,123.32

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.93

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.94

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,071.73

Визначення: Що таке тертя ротора?

Тріття ротора (також званий тертям або контактом ротора зі статором) – це стан, коли обертові компоненти машини періодично або постійно контактують зі стаціонарними деталями, такими як ущільнення, корпуси підшипників або стінки корпусу. Цей контакт створює сили тертя, генерує тепло та призводить до характерних вібрація моделі, які можуть швидко перерости в катастрофічні збої, якщо їх негайно не виправити.

Тертя ротора особливо небезпечне, оскільки контакт може створювати позитивний зворотний зв'язок: вібрація викликає тертя, тертя генерує тепло, тепло викликає тепловий лук, термічна дуга збільшує вібрацію, що спричиняє сильніше тертя. Ця спіраль може зруйнувати машину за лічені хвилини, якщо її не зупинити.

Типи тертя ротора

1. Легке тертя (періодичний контакт)

• Короткочасний, епізодичний контакт під час циклів пікового відхилення
• Може виникати лише за певних швидкостей або умов експлуатації
• Викликає нестабільні, періодичні сплески вібрації
• Часто на ущільненнях або лабіринтних зазорах
• Можна терпіти недовго, але це вказує на проблему, яка потребує корекції

2. Часткове тертя (безперервний легкий контакт)

• Безперервний контакт, але з невеликою силою тертя
• Ротор підтримує обертання під час шкребіння нерухомої поверхні
• Генерує безперервну субсинхронну або синхронну вібрацію
• Виробляє тепло та сміття
• Може прогресувати до сильного тертя, якщо не виправити

3. Сильне тертя (повний кільцевий контакт)

• Ротор контактує зі статором по всій окружності або по значній її частині
• Дуже високі сили тертя
• Різке підвищення температури (на сотні градусів за хвилини)
• Сильна вібрація, часто хаотична
• Може призвести до заклинювання ротора або катастрофічного виходу з ладу
• Потрібне негайне аварійне відключення

Звичайні місця для розтирань

• Лабіринтові ущільнення: Через вузькі зазори ущільнення часто тертяться
• Підшипники-фіксатори: Аварійні підшипники, призначені для утримання валу під час серйозних подій
• Ущільнення балансувальних поршнів: У багатоступеневих компресорах та насосах
• Міжступінчасті діафрагми: У турбінах
• Корпус підшипника: Серйозні випадки, коли вал контактує з кришкою підшипника
• Втулки вала: Захисні рукави в місцях ущільнень

Причини тертя ротора

Надмірна вібрація

• Сильний дисбаланс що призводить до великого прогину вала
• Нерівність створення руху вала
• Працює за адресою критична швидкість з резонансним підсиленням
• Нестабільність ротора (масляний батіг, паровий вихор)

Недостатній зазор

• Неправильне складання, що призводить до недостатнього радіального зазору
• Термічний ріст зменшує зазори під час прогріву
• Знос підшипників, що призводить до надмірного руху вала
• Осідання фундаменту, що наближає нерухомі частини до ротора

тимчасові події

• Досягнення критичної швидкості під час запуску/вибігу
• Зміни навантаження, що викликають раптове відхилення вала
• Події, пов'язані з поїздками, або аварійні зупинки
• Умови перевищення швидкості

Вібраційні ознаки тертя ротора

Характерні закономірності

• Субсинхронні компоненти: Частоти нижче 1× (часто 1/2×, 1/3×, 1/4×) від зворотного вихору під час тертя
• Кілька гармонік: 1×, 2×, 3×, 4× через нелінійні сили тертя
• Нестабільна поведінка: Раптові зміни в амплітуда і частота
• Широкосмуговий шум: Випадкові високочастотні компоненти від тертя та ударів
• Фазова нестабільність: Фазові кути змінюватися нерівномірно

Характеристики спектру

• Численні піки дробового та кратного порядків
• Високий рівень шуму від випадкових ударів
• Спектр змінюється швидко та непередбачувано
• Ділянки водоспаду показати частотні компоненти, що з'являються та зникають

Аналіз орбіти

Орбіта вала візерунки під час тертя дуже виразні:

• Неправильні, спотворені форми орбіти
• Гострі кути або плоскі місця, де відбувається контакт
• Форма орбіти змінюється залежно від інтенсивності тертя
• Часто показує зворотні (назадні) компоненти прецесії

Наслідки та збитки

Негайні ефекти

• Фрикційне нагрівання: Контакт генерує інтенсивне місцеве тепло (можливе нагрівання до 300-600°C)
• Тепловий лук: Асиметричне нагрівання призводить до вигину вала, що збільшує інтенсивність тертя
• Носити: Матеріал, видалений з поверхонь вала та статора
• Утворення сміття: Частинки зносу забруднюють підшипники та ущільнення

Вторинна шкода

• Знищення пломби: Зубці лабіринтового ущільнення зношені або зламані
• Перевантаження підшипника: Збільшені навантаження та нагрівання від сил тертя
• Постійний древковий лук: Сильне нагрівання може спричинити пластичну деформацію
• Оцінка вала: Канавки, зношені на поверхні вала

Катастрофічні збої

• Заклинювання вала: Повне блокування через сильне тертя
• Перелом діафіза: Зона термічного впливу створює зародження тріщин
• Падіння ротора: Поломка підшипника через перегрів призводить до падіння ротора на фіксуючі підшипники або корпус
• Пожежна небезпека: Гарячі уламки або іскри можуть запалити легкозаймисті матеріали

Виявлення та діагностика

Індикатори аналізу вібрації

• Раптова поява кількох субсинхронних компонентів
• Нестабільні, неповторювані вібраційні моделі
• Різке збільшення загального рівня вібрації
• Зміни вібрації одразу після зміни швидкості
• Незвичайні орбітальні структури з чіткими рисами

Фізичні докази

• Металевий пил або частинки в корпусах підшипників
• Видимі сліди зносу або задири на відкритих поверхнях вала
• Пошкоджені або зношені компоненти ущільнення
• Підвищення температури підшипника
• Чутні звуки шкрябання або скреготу

Реагування на надзвичайні ситуації

Якщо підозрюєте тертя ротора під час роботи:

1. Оцінка ступеня тяжкості: Легке тертя може дозволити контрольоване вимкнення; сильне тертя вимагає негайної екстреної зупинки
2. Зменшити швидкість: Якщо можливо, повільно знижуйте швидкість, контролюючи вібрацію
3. Контроль температури: Підвищення температури підшипників свідчить про погіршення стану
4. Аварійне вимкнення: Якщо вібрація продовжує посилюватися або температура швидко підвищується
5. Не перезапускати: Доки не буде перевірено дозвіл та визначено місце тертя
6. Подія документа: Запис даних вібрації, температури, швидкості для аналізу

Профілактика та пом'якшення наслідків

Проектні заходи

• Достатні радіальні зазори у всіх потенційних місцях тертя
• Врахування теплового зростання при проектуванні зазорів
• Використовуйте стирані покриття в місцях ущільнень, щоб мінімізувати пошкодження від легкого тертя
• Встановіть стопорні підшипники, щоб обмежити прогин під час серйозних подій

Оперативні заходи

• Підтримуйте добро баланс щоб мінімізувати прогин вала
• Забезпечте точне вирівнювання
• Дотримуйтесь належних процедур розігріву, щоб контролювати термічний ріст
• Уникайте роботи на критичних швидкостях
• Постійно контролюйте вібрацію критично важливого обладнання

Моніторинг та захист

• Встановіть вібраційні сигналізації, встановлені нижче порогових рівнів тертя
• Контролюйте температуру підшипників та ущільнень
• Використовуйте датчики близькості для відстеження положення вала та зазорів
• Реалізувати автоматичне вимкнення при надмірній вібрації

Тріщина ротора є надзвичайною ситуацією, що потребує негайного втручання. Розуміння її причин, розпізнавання характерних вібраційних ознак та вжиття належних запобіжних та захисних заходів є важливими для безпечної експлуатації обертових машин, особливо високошвидкісного обладнання або обладнання з щільними зазорами, такого як турбіни та компресори.

---

← Назад до головного індексу