Розуміння нестабільності роторного вихру та хлистової хвилі

Визначення: Що таке вихор та батіг?

Олійний вихор і Олійний віник є двома пов'язаними та дуже небезпечними формами самозбудження, субсинхронний вібрація, що виникає у високошвидкісних обертових машинах, оснащених підшипниками ковзання з рідинною плівкою. Це не вимушені коливання, спричинені такими проблемами, як дисбаланс, а нестабільність ротора де рух самого ротора генерує сили, що підтримують і посилюють вібрацію. Обидва характеризуються «вируванням» валу ротора — прецесуючим рухом вперед по великій орбіті — в межах зазору підшипника.

Механізм: як це відбувається?

У підшипнику з рідинною плівкою обертовий вал підтримується масляним клином високого тиску. Вал розташований не в центрі підшипника, а рухається з одного боку. Коли вал переміщує масло, воно циркулює із середньою швидкістю трохи менше половини швидкості поверхні вала.

Олійний вихор відбувається, коли ця циркулююча масляна плівка починає «штовхати» вал навколо підшипника, змушуючи його прецесувати по великій орбіті вперед. Частота цього вихору визначається середньою швидкістю масляної плівки, яка зазвичай знаходиться між 42% та 48% швидкості обертання вала (від 0,42x до 0,48x)Це класична субсинхронна вібраційна сигнатура.

Нафтовий вихор: Попередник

Масляний вихор часто є початковою стадією нестабільності. Його характеристики такі:

• Частота: З'являється як окремий пік у спектрі FFT між 0,42x та 0,48x об/хв.
• Поведінка: Частота вихору *збільшуватиметься* зі збільшенням швидкості машини, завжди залишаючись у діапазоні ~45%.
• Ступінь тяжкості: Це може спричиняти сильну, але іноді стабільну вібрацію. Вона може з'являтися або зникати залежно від зміни навантаження машини, швидкості або температури оливи. Хоча це небажано, вона не завжди є одразу руйнівною.

Нафтовий батіг: критична небезпека

Олійний віник – це набагато серйозніший і небезпечніший стан, що виникає внаслідок масляного виру. Він виникає, коли швидкість машини зростає до точки, де частота масляного виру (при ~45% робочої швидкості) стає рівною частоті ротора. перша власна частота (його перша критична швидкість).

Коли це відбувається, масляний вихор «фіксується» на власній частоті ротора та збуджує резонанс. Характеристики масляного вихору:

• Частота: Частота вібрацій «фіксується» на першій власній частоті ротора та *не збільшується далі*, навіть коли машина продовжує прискорюватися.
• Амплітуда: Амплітуда коливань дуже зростає та стає сильною та нестабільною.
• Поведінка: Масляний шквал надзвичайно руйнівний і не зникне при подальшому збільшенні швидкості. Він може спричинити катастрофічне пошкодження підшипників, ущільнень та самого ротора за дуже короткий проміжок часу.

Швидкість, з якої починається збивання масляного потоку, зазвичай трохи більше ніж удвічі перевищує першу критичну швидкість ротора. Машина, в якій виникає збивання масляного потоку, потребує негайного вимкнення.

Як розпізнати вихор та батіг

• Спектральний аналіз: Звертайте увагу на сильний субсинхронний пік. Якщо під час запуску частота піку зростає зі швидкістю, це вихор. Якщо частота піку «стає рівною» в певній точці, тоді як пік швидкості 1x продовжує зростати, це перехід до штифтового режиму.
• Орбітальний графік: Орбіта вала буде великим колом або еліпсом, що рухається вперед з прецесією, часто з накладеною вібрацією швидкості обертання 1x, створюючи вигляд «петлі на петлю».
• Ділянка водоспаду: Каскадна діаграма з тесту запуску забезпечує найчіткішу картину, показуючи, як частота масляного вихору зростає зі швидкістю, доки вона не перетнеться з першою власною частотою та не перейде в масляний хлист.

Причини та рішення

Ці нестабільності є складними та залежать від конструкції підшипника, геометрії ротора, в'язкості оливи, температури та навантаження. Вони не спричинені дисбалансом і не можуть бути виправлені балансуванням. Рішення зазвичай є змінами на рівні конструкції, такими як:

• Перехід на більш стабільну конструкцію підшипника (наприклад, підшипник з похилою площадкою).
• Зміна в'язкості або температури оливи.
• Збільшення навантаження на підшипник.
• Впровадження таких елементів, як канавки або дамби, в підшипник для порушення окружного потоку оливи.

← Назад до головного індексу