Hiểu về Oil Whirl

Định nghĩa: Oil Whirl là gì?

Dầu xoáy là một loại rung động tự kích thích, không ổn định, xảy ra trong các máy móc được trang bị ổ trục màng chất lỏng (ổ trục), chẳng hạn như các tuabin lớn, máy nén và máy bơm. Đây là một dạng mất ổn định do chất lỏng gây ra, trong đó màng dầu đỡ trục bắt đầu đẩy trục quanh khe hở ổ trục theo chuyển động tròn về phía trước. Chuyển động "xoáy" này là một không đồng bộ rung động, nghĩa là nó xảy ra ở tần số thấp hơn tốc độ chạy của máy (1X).

Đặc điểm của dầu xoáy

Dòng xoáy dầu có một số đặc điểm riêng biệt và dễ nhận biết trong dữ liệu rung động:

• Tính thường xuyên: Đặc điểm nổi bật nhất là đỉnh rung động có biên độ lớn ở tần số nhỏ hơn một nửa tốc độ chạy, thường là giữa 0,4X và 0,48X (tức là tốc độ quay của trục từ 40% đến 48%). Ví dụ, trong một máy chạy ở tốc độ 3000 vòng/phút (50 Hz), xoáy dầu sẽ xuất hiện ở khoảng 1200-1440 vòng/phút (20-24 Hz).
• Phương hướng: Rung động chủ yếu theo hướng xuyên tâm (ngang và dọc) và thường có tính định hướng cao.
• Biểu đồ quỹ đạo: Khi quan sát trên biểu đồ quỹ đạo từ các đầu dò tiệm cận XY, xoáy dầu xuất hiện như một quỹ đạo lớn, tiến về phía trước và thường bị biến dạng (không tròn) với một vòng lặp bên trong duy nhất, được xác định rõ ràng.
• Hành vi: Vòng xoáy dầu không bị ràng buộc với một tốc độ cụ thể. Nếu tốc độ máy tăng lên, tần số vòng xoáy cũng sẽ tăng theo, luôn duy trì tỷ lệ đặc trưng của nó trong khoảng 0,4X - 0,48X so với tốc độ chạy mới. Đây là một điểm khác biệt quan trọng so với cộng hưởng cấu trúc, xảy ra ở tần số cố định bất kể tốc độ trục.

Cơ chế: Xoáy dầu xảy ra như thế nào?

Xoáy dầu xảy ra do động lực học của nêm dầu thủy động lực học hỗ trợ trục trong ổ trục trượt. Trong điều kiện hoạt động bình thường, trục quay sẽ kéo dầu vào một khe hở hình nêm, tạo ra một trường áp suất nâng và hỗ trợ trục. Trục không nằm ở chính giữa ổ trục mà hơi lệch một chút.

Dầu trong nêm này cũng lưu thông quanh ổ trục với tốc độ chỉ bằng khoảng một nửa tốc độ của trục. Nếu ổ trục chịu tải nhẹ hoặc có khe hở quá mức, lực ổn định có thể yếu. Một nhiễu động nhỏ có thể khiến trục bị "kẹp" bởi màng dầu lưu thông, sau đó bắt đầu đẩy trục theo đường tròn xung quanh ổ trục. Điều này tạo ra rung động tự duy trì có thể tăng lên đến biên độ rất cao, thường chỉ bị giới hạn bởi chính khe hở ổ trục (tức là trục bắt đầu va chạm với ổ trục).

Dầu roi: Dạng nghiêm trọng hơn

Nếu tốc độ của máy tăng đến mức tần số xoáy dầu (~0,4X – 0,48X) trùng với một trong các tần số tự nhiên của rôto (a tốc độ tới hạn), tình trạng trở nên nghiêm trọng hơn nhiều. Điều này được gọi là roi dầu.

• Tần số bị khóa: Độ rung “khóa chặt” vào tần số tự nhiên của rô-to và không tăng thêm khi tốc độ máy tăng.
• Biên độ cao: Tình trạng cộng hưởng khiến biên độ rung động trở nên cực kỳ cao và thường mang tính phá hoại.
• Sự nguy hiểm: Roi dầu là tình trạng rất nguy hiểm và không ổn định có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng cho máy.

Nguyên nhân phổ biến và giải pháp

• Nguyên nhân: Vòng bi chịu tải nhẹ, khe hở vòng bi quá mức, độ nhớt dầu không chính xác (quá thấp), áp suất dầu cao hoặc thiết kế máy đặt tốc độ quan trọng ở mức gấp khoảng hai lần tốc độ chạy.

– Giải pháp: Các giải pháp nhằm phá vỡ lớp màng dầu không ổn định. Điều này có thể bao gồm tăng tải trọng ổ trục, thay đổi độ nhớt dầu khác hoặc thiết kế lại ổ trục để có tính năng chống xoáy (ví dụ: ổ trục lỗ chanh, ổ trục đập áp lực hoặc ổ trục đệm nghiêng).

← Quay lại Mục lục chính