Hiểu về sự xoáy của rotor và sự bất ổn định của roi

Định nghĩa: Whirl và Whip là gì?

Dầu xoáy and Dầu roi là hai dạng tự kích thích có liên quan và cực kỳ nguy hiểm, không đồng bộ Rung động xảy ra trong máy móc quay tốc độ cao được trang bị ổ trục màng chất lỏng (ổ trục). Chúng không phải là rung động cưỡng bức do các vấn đề như mất cân bằng, mà là sự bất ổn của rôto trong đó chuyển động của chính rotor tạo ra lực duy trì và gia tăng độ rung. Cả hai đều được đặc trưng bởi trục rotor "xoáy" - tiến về phía trước theo một quỹ đạo lớn - trong khoảng hở ổ trục của nó.

Cơ chế: Nó diễn ra như thế nào?

Trong ổ trục màng chất lỏng, trục quay được đỡ bởi một nêm dầu áp suất cao. Trục không nằm ở giữa ổ trục mà di chuyển lên một bên. Khi dầu được trục kéo đi, bản thân dầu lưu thông với tốc độ trung bình nhỏ hơn một nửa tốc độ bề mặt của trục.

Dầu xoáy xảy ra khi màng dầu tuần hoàn này bắt đầu “đẩy” trục quanh ổ trục, khiến nó tiến động theo một quỹ đạo lớn về phía trước. Tần số của vòng xoáy này được xác định bởi tốc độ trung bình của màng dầu, thường nằm trong khoảng Tốc độ chạy của trục 42% và 48% (0,42x đến 0,48x). Đây là một dấu hiệu rung động bán đồng bộ cổ điển.

Vòng xoáy dầu: Tiền thân

Xoáy dầu thường là giai đoạn đầu của sự bất ổn. Đặc điểm của nó là:

• Tính thường xuyên: Xuất hiện dưới dạng đỉnh riêng biệt trong quang phổ FFT giữa 0,42x và 0,48x RPM.
• Hành vi: Tần suất quay *sẽ tăng* khi tốc độ của máy tăng lên, luôn duy trì trong phạm vi ~45%.
• Mức độ nghiêm trọng: Nó có thể gây ra rung động mạnh nhưng đôi khi ổn định. Rung động này có thể xuất hiện hoặc biến mất khi tải trọng máy, tốc độ hoặc nhiệt độ dầu thay đổi. Mặc dù không mong muốn, nhưng rung động này không phải lúc nào cũng gây hư hỏng ngay lập tức.

Dầu Whip: Mối nguy hiểm nghiêm trọng

Dầu roi là một tình trạng nghiêm trọng và nguy hiểm hơn nhiều, phát sinh từ hiện tượng xoáy dầu. Nó xảy ra khi tốc độ máy tăng đến mức tần số xoáy dầu (ở tốc độ chạy khoảng 45%) bằng với tần số của rotor. tần số tự nhiên đầu tiên (tốc độ tới hạn đầu tiên của nó).

Khi điều này xảy ra, xoáy dầu sẽ “khóa” tần số tự nhiên của rô-to và tạo ra cộng hưởng. Các đặc điểm của xoáy dầu là:

• Tính thường xuyên: Tần số rung động sẽ bị “khóa” ở tần số tự nhiên đầu tiên của rô-to và *không tăng thêm nữa* ngay cả khi máy tiếp tục tăng tốc.
• Biên độ: Biên độ rung động tăng rất lớn và trở nên dữ dội và không ổn định.
• Hành vi: Roi dầu cực kỳ nguy hiểm và sẽ không biến mất ngay cả khi tăng tốc độ. Nó có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho ổ trục, phớt và bản thân rotor chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Tốc độ bắt đầu tạo ra roi dầu thường chỉ hơn gấp đôi tốc độ tới hạn ban đầu của rô-to. Máy móc gặp hiện tượng roi dầu cần phải dừng hoạt động ngay lập tức.

Cách nhận biết Whirl và Whip

• Phân tích quang phổ: Hãy tìm một đỉnh dưới đồng bộ mạnh. Trong quá trình khởi động, nếu tần số của đỉnh tăng theo tốc độ, đó là xoáy. Nếu tần số của đỉnh "dần dần" tại một điểm nhất định trong khi đỉnh tốc độ chạy 1x tiếp tục tăng, nó đã chuyển sang xoáy.
• Biểu đồ quỹ đạo: Quỹ đạo trục sẽ là một hình tròn hoặc hình elip lớn, tiến về phía trước, thường chồng lên rung động tốc độ chạy 1x, tạo ra hình dạng "vòng lặp".
• Khu vực thác nước: Biểu đồ thác nước từ thử nghiệm khởi động cung cấp hình ảnh rõ ràng nhất có thể, cho thấy tần suất xoáy dầu tăng theo tốc độ cho đến khi nó giao với tần số tự nhiên đầu tiên và chuyển thành xoáy dầu.

Nguyên nhân và giải pháp

Những bất ổn định này rất phức tạp và chịu ảnh hưởng của thiết kế ổ trục, hình dạng rotor, độ nhớt của dầu, nhiệt độ và tải trọng. Chúng không phải do mất cân bằng và không thể khắc phục bằng cách cân bằng. Các giải pháp thường là những thay đổi ở cấp độ thiết kế, chẳng hạn như:

• Thay đổi sang thiết kế ổ trục ổn định hơn (ví dụ: ổ trục đệm nghiêng).
• Thay đổi độ nhớt hoặc nhiệt độ của dầu.
• Tăng tải trọng chịu lực.
• Tạo các đặc điểm như rãnh hoặc đập vào ổ trục để ngăn chặn dòng chảy theo chu vi của dầu.

← Quay lại Mục lục chính