新聞動態(tài)
平衡
不平衡是機器振動過大最常見的原因(大約50%),緊隨其后的是不對中。一般認為平衡分靜態(tài)(質(zhì)量中心偏離中心,質(zhì)量分布主軸仍與旋轉(zhuǎn)中心線平行)和動態(tài)(質(zhì)量中心軸與旋轉(zhuǎn)軸成角度)。對應(yīng)軸向短的部件(如一個止推墊圈)二者的差別可以忽略,只需要單面靜態(tài)平衡。對于長度大于1/6直徑的部件,應(yīng)考慮動態(tài)不平衡,至少需要雙面平衡。
對于運行在二階臨界轉(zhuǎn)速(對泵不常見)的轉(zhuǎn)子,甚至雙面平衡還不夠,可能需要某些形式的高速模態(tài)平衡(即平衡去重考慮最接近的固有頻率模態(tài)形狀)。不平衡表現(xiàn)為1X頻率,這是因為轉(zhuǎn)子的重點以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),使振動運動以相同頻率。一般它也導致一個圓形軸心軌跡,盡管如果轉(zhuǎn)子在滑動軸承內(nèi)承受高負荷軌跡可能為橢圓。
泵/驅(qū)動機對中
不對中僅次于不平衡,是旋轉(zhuǎn)機器振動問題第二個最常見的原因。通常區(qū)分為兩種形式:平行不對中和角不對中,一般不對中是兩種的結(jié)合。有時一個轉(zhuǎn)子必須在冷態(tài)和未運行時偏移,以便在運行和熱態(tài)時保持對中。不對中主要引起2X轉(zhuǎn)頻振動,因為高度橢圓的軌跡驅(qū)使軸運行在不對中的一側(cè)。有時不對中負荷可導致高次諧頻(即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速整數(shù)倍頻,尤其3X),甚至可能降低振動,因為它加載轉(zhuǎn)子使其對軸承殼異常變強。
或者,不對中可實際上引起1X振動增大,通過抬起轉(zhuǎn)子使其離開重力加載的“軸承位置”,使軸承運行在相對卸載狀態(tài)(這也可導致軸不穩(wěn)定,后述)。典型的不對中特征表現(xiàn)為2X振動,香蕉或數(shù)字8形軌跡,通常伴隨相對較大的軸向運動,也是在2X,因為聯(lián)軸器經(jīng)歷非線性“壓彎”每轉(zhuǎn)兩次。
共振
振動超標是常見的問題,尤其在變頻系統(tǒng),很可能存在一個激勵頻率等于一個固有頻率。為了避免共振,轉(zhuǎn)子和軸承座的固有頻率應(yīng)該與“運球”型的力頻率很好分離,它們很可能是1X轉(zhuǎn)頻(典型不平衡),2X(典型不對中),或葉輪流道數(shù)乘以轉(zhuǎn)速(稱為“流道通過”振動,當葉輪流道通過一個蝸殼舌或擴散器流道“切流”)
實際上,共振放大(常稱為“Q”值)系數(shù)通常介于2至25之間,如果引起振動的力是穩(wěn)定的而不是振蕩的。Q取決于能量消耗的量,稱為“阻尼”,它在碰撞中發(fā)生。在一個汽車車身,這個阻尼由沖擊吸收器提供;在一個泵,它大部分由軸承和“環(huán)形密封”轉(zhuǎn)子和定子之間的流體陷阱提供,像平衡活塞。
對應(yīng)共振,模態(tài)沖擊測試是非常有效和被證明的方法,可快速發(fā)現(xiàn)共振的原因并從根本解決它。典型的解決方法包括對最大振動運動區(qū)域選擇性的支撐,或者增加質(zhì)量。模態(tài)“敲擊“測試最好在機器運行中進行,這樣,軸承和密封是“承載的”并支撐轉(zhuǎn)子,在泵的典型運行狀態(tài)。確認你或服務(wù)商具有在機器運行條件下進行“敲擊”測試的能力。
轉(zhuǎn)子動力學評估
轉(zhuǎn)子動力學需要一個比結(jié)構(gòu)動力學更專業(yè)計算機程序,因為它必須包括的影響如:
◆ 在軸承,葉輪和密封,作為轉(zhuǎn)速和負荷的函數(shù)的三維剛度和阻尼
◆ 葉輪和止推平衡裝置流體激勵力
◆ 陀螺效應(yīng)
然而,一些大學和商業(yè)組織開發(fā)了轉(zhuǎn)子動力學程序,可用的程序包括各種計算子程序,用于軸承和圓形密封(如摩擦環(huán)和平衡鼓)的剛度和阻尼系數(shù)計算,臨界轉(zhuǎn)速計算,激勵響應(yīng)和轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性計算,它包括軸承和密封阻尼和“交叉耦合剛度”的影響(即與運動垂直的的反作用力)。
流體“增加質(zhì)量”對轉(zhuǎn)子動力學固有頻率的影響
圍繞轉(zhuǎn)子的流體以三種方式增加轉(zhuǎn)子的慣性:流體被困在葉輪通道直接增加質(zhì)量;由于葉輪和軸材料的存在移動的流體直接對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)增加質(zhì)量,由于轉(zhuǎn)子在流體中的振動,它必須移動這個質(zhì)量;以及在緊密間隙中的流體,一定比轉(zhuǎn)子振動加速度更快地加速以保持連續(xù)性,并因此可能會增加很多倍于其移動的質(zhì)量(稱為Stroke Effect)。
環(huán)形密封“Lomakin效應(yīng)”對轉(zhuǎn)子動力學固有頻率的影響
泵的環(huán)形密封(例如,摩擦環(huán)和平衡鼓)可對動力學特性影響很大,通過改變轉(zhuǎn)子支撐剛度從而轉(zhuǎn)子固有頻率,因此可以避開或?qū)е聫娨槐逗投掇D(zhuǎn)頻激勵與一個低固有頻率之間可能的共振。環(huán)形密封的剛度和阻尼小部分由擠壓油膜和流體動力楔(對滑動軸承設(shè)計廣為所知)提供。然而,由于在環(huán)形密封中相對軸承來說存在高的軸向?qū)A周流速比例,由于圓周間隙變化可以在環(huán)形間隙產(chǎn)生很大的力,隨著轉(zhuǎn)子偏心的發(fā)展引起B(yǎng)ernoulli壓降,這被稱為Lomakin效應(yīng),并且是泵的環(huán)形密封中最大的剛度和阻尼力產(chǎn)生機制。
Lomakin效應(yīng)直接取決于通過密封的壓降,對于恒定系統(tǒng)流阻它產(chǎn)生Lomakin支撐剛度大約隨著轉(zhuǎn)速的平方而變化。然而,對于大約恒定的系統(tǒng)壓頭,導致只有很小的Lomakin效應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化。其它重要的參數(shù)是環(huán)形密封長度,直徑和間隙;流體特性是次要的除非涉及非常高的粘度。然而,流體漩渦可以導致Lomakin效應(yīng)的顯著下降,或者增加伴隨它的交叉耦合,重要的是,當交叉耦合反作用力超過阻尼反作用力,它可能引起轉(zhuǎn)子動力學不穩(wěn)定(如合理設(shè)置的轉(zhuǎn)子動力學程序所估算的那樣)。
間隙效應(yīng)是最強的幾何尺寸影響,Lomakin效應(yīng)大約與其平方成反比。間隙影響很大的物理解釋是,它給圓周壓力分布(Lomakin效應(yīng)的原因)通過圓周流動而消除。任何環(huán)形密封腔帶有切槽在一定程度具有與增加間隙相同的效果,在這個角度看深槽比淺槽更差。