بالمقارنة مع المحركات الأفقية، فإن المحركات العمودية، وخاصة الكبيرة منها، لديها نظام محمل خاص يستخدم محامل كروية ذات تلامس زاوي في أحد طرفيه. نظرًا-للتصميم الفريد للمحامل الكروية ذات التلامس الزاوي، فمن الضروري عدم تثبيت المحامل مطلقًا في الاتجاه العكسي، حيث سيؤدي ذلك إلى فشل فوري. إذا لم يتم تركيب المحامل بشكل صحيح أو إذا أصبحت غير محاذية محوريًا أثناء تشغيل المحرك، فقد يتسبب ذلك في حدوث اهتزازات غير طبيعية وضوضاء غير عادية.
مشاكل الضوضاء في المحركات العمودية
تتميز المحركات العمودية، خاصة الكبيرة منها، بتصميم محمل خاص غالبًا ما يكون مزودًا بمحامل كروية ذات تلامس زاوي في أحد طرفيه. يمكن أن يتلف تصميم المحمل الدقيق هذا إذا تم توجيهه بشكل غير صحيح أثناء التجميع. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تركيب المحمل بشكل غير صحيح أو الإزاحة المحورية أثناء تشغيل المحرك إلى حدوث اهتزازات وضوضاء غير طبيعية.
تم تصميم محامل كروية الاتصال الزاوي ذات الصف الواحد خصيصًا لتحمل الأحمال المجمعة، مما يسمح لها بمقاومة القوى المحورية الكبيرة في اتجاه واحد. في المحركات العمودية، تُستخدم هذه المحامل عادةً عند طرف التمديد غير العمودي للتعامل مع القوى المحورية التي تتجاوز سعة تحميل محامل الكرات ذات الأخدود العميق. وتتوافق أبعادها مع المحامل الشعاعية ذات الصف الواحد المقابلة المستخدمة في المحرك، مما يؤدي إلى تجنب المشكلات المحتملة التي قد تحدث أثناء إعادة تصميم التصميم.
إن استخدام محامل كروية التلامس الزاوي في المحركات العمودية يسمح لها بمقاومة القوى المحورية الكبيرة والحفاظ على وضع متوازن بين العضو الدوار والجزء الثابت. في مثل هذه التطبيقات، عادة ما يتم تثبيت هذه المحامل في أزواج لتلبية متطلبات التشغيل المختلفة. من خلال وضع المحامل بشكل استراتيجي، يمكن تطبيق قوة محورية لموازنة وزن الجزء الدوار للمحرك، مما يؤدي إلى وضع نسبي محوري ثابت بين الجزء الدوار والجزء الثابت.
يمثل كل من التكوينات الداعمة والمعلقة للمحامل الكروية ذات الاتصال الزاوي تحديات خاصة بها أثناء تشغيل المحرك. على وجه الخصوص، قد تؤدي أي حركة أو اهتزاز محوري إلى عدم استقرار التشغيل والضوضاء. بالإضافة إلى مطابقة الأبعاد المحورية، بعد تطبيق الطاقة، فإن المراكز المغناطيسية للجزء الثابت والدوار تصطف تلقائيًا تحت تأثير القوة الكهرومغناطيسية.
عندما يتعلق الأمر باختيار تكوين محمل المحرك، يمكن اتخاذ العديد من التدابير. يتضمن ذلك استخدام محامل كروية ذات اتصال زاوي للتحكم بشكل فعال في الإزاحة المحورية، واستخدام تصميم ثلاثي المحامل لتحسين الاستقرار، وتنفيذ الإزاحة المسبقة الكافية بين الجزء الثابت والعضو الدوار. ومع ذلك، فمن المهم ملاحظة أنه يجب التحكم في كمية النزوح المسبق ضمن الحدود المقبولة لتجنب الآثار الضارة. بالإضافة إلى ذلك، أثناء تخزين ونقل واختبار المحركات الرأسية، يجب الحفاظ على الوحدة في الوضع الرأسي الصحيح لمنع تلف المحامل بسبب التعرض غير المناسب للقوى الخارجية.
مشاكل الاهتزاز في المحركات العمودية الكبيرة
سنركز الآن على مشاكل الاهتزاز في محركات المضخات العمودية الكبيرة. تحتوي هذه المحركات عادةً على محامل أسطوانات كبيرة وارتفاع إجمالي، وتعمل عند حوالي 1500 دورة في الدقيقة. تستخدم المحامل العلوية عادةً محامل عادية أو مضادة للاحتكاك؛ ومع ذلك، عادةً ما ترتبط مشكلات اهتزاز المحمل المنزلق بتعديلات جلبة التوجيه، وبالتالي فهي خارج نطاق هذه المناقشة. سنركز على مشاكل الاهتزاز في المحركات ذات المحامل في الموضع العلوي، والتي يتضمن تصميمها المحرك ودعم الأسطوانة ومبيت المضخة وأنابيب الدخول/العادم.
تصل سعة الاهتزاز إلى الحد الأقصى في الجزء العلوي من المحرك وتتناقص تدريجيًا إلى الأسفل بنمط اتجاهي واضح. أثناء اختبار المحرك الجاف، عندما يكون المحرك متصلاً بغطاء الدعم ولكن ليس بدوار المضخة، يكون تردد الاهتزاز السائد هو نفس سرعة الدوران. ومع ذلك، بعد توصيل المحرك بدوار المضخة، قد يتغير التردد السائد بما يصل إلى 2X.
يتناقص اهتزاز المحرك تدريجيًا مع الارتفاع، مما يُظهر خصائص الاتجاه. قد يتغير تردد الاهتزاز بشكل ملحوظ بعد توصيل المحرك بالمضخة. على سبيل المثال، يمكن أن تحدث مشاكل اهتزاز المحرك بسبب عدة عوامل: الاهتزاز المفرط أثناء التشغيل الأولي، أو بعد استبدال المحرك أو إصلاحه، أو الاهتزاز المستمر على الرغم من إيقاف تشغيل دوار المضخة أثناء التشغيل.
يمكن أن يأتي اهتزاز المحرك من عدة مصادر، بما في ذلك المحرك نفسه، وأسطوانة الدعم، ومبيت المضخة، وخطوط السحب/العادم.
يمكن أن يكون سبب اهتزاز المحرك عوامل داخلية مختلفة. تعد دقة الموازنة غير الكافية مشكلة حرجة، خاصة في أنظمة أسطوانات الدعم المقترنة بمحرك حيث تكون الصلابة الإجمالية منخفضة. حتى الخلل الطفيف في التوازن يمكن أن يسبب اهتزازًا كبيرًا للمحرك. ومع ذلك، فإن تقليل عدم التوازن غالبًا ما يكون فعالًا في تخفيف الاهتزاز. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يساهم التثبيت غير الصحيح للمحامل في اهتزاز المحرك. على سبيل المثال، عندما يحمل المحمل العلوي الحمل بينما يوفر المحمل السفلي الدعم والاتجاه، يظل الدوار معلقًا. وهذا ما يفسر سبب فشل المحمل العلوي في كثير من الأحيان. التحقق من توزيع الحمل لكلا المحامل يمكن أن يمنع مثل هذه المشاكل.
قد تؤدي الصلابة غير الكافية لهيكل الدعم إلى حدوث مشكلات في الاهتزاز. عندما يتم توصيل المحرك بهيكل داعم، تصبح حدود الصلابة الكامنة فيه واضحة تدريجيًا. لتحديد ما إذا كانت المشكلة - موجودة في المحرك أو في هيكل الدعم، يمكن إجراء اختبارات منفصلة على منصة اختبار: اختبار مع المحرك وحده، وآخر مع المحرك وهيكل الدعم معًا. وفي الوقت نفسه، يمكن تقليل التأثير من خلال تعزيز الدعم وتطبيق تقنيات التكيف.
يمكن أن يؤثر الرنين الهيكلي في بعض المحركات بشكل كبير على مستويات الاهتزاز. تظهر الاختبارات الميدانية أن ترددات الرنين يمكن أن تؤثر على التشغيل على مدى ±160 دورة في الدقيقة، مما يؤثر أحيانًا بشكل مباشر على السرعة المقدرة. في مثل هذه الحالات، يعد التحقق التجريبي وتحسين دقة المحرك ضروريًا لتقليل الاهتزاز. يمكن أن يكون للرنين الهيكلي تأثير كبير على اهتزاز المحرك؛ هناك حاجة إلى تأكيد تجريبي وتحسين دقة المحرك لتقليل هذا التأثير.
عند حل مشاكل الاهتزاز، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار العوامل المختلفة بشكل شامل واتخاذ التدابير المستهدفة. وقد يشمل ذلك تحسين دقة الموازنة، وضمان المحاذاة الرأسية الشاملة، وضبط خلوص المحمل، وإضافة دعامات مؤقتة، وإعادة تصميم هيكل دعم الأسطوانة. عند تنفيذ تدابير الدعم المؤقتة، من الضروري التأكد من وجود نقاط الدعم في الجزء العلوي من المحرك وتعديل قوة الدعم وفقًا لذلك لتحقيق انخفاض كبير في الاهتزاز.
