ارتعاشات ناشی از لقی (Clearance) بیش‌ازحد بین بیرینگ‌های ژورنال و شفت که در اثر سایش و یا عدم روانکاری ایجادشده، با وجود نابالانسی و ناهممحوری تشدید میشود.
سیگنال حوزه زمان ماشینی که دچار لقی و سایش شده، از نوع موج مربعی مانند سینوس سربریده است؛ درنتیجه تمام هارمونیک دور شفت را ایجاد می‌کند.
اگر مثلاً هارمونیک ششم این سیگنال، نزدیک فرکانس طبیعی سازه ماشین باشد، در این حالت دامنه 6X افزایش بیشتری نسبت به سایر هارمونیک‌ها دارد؛
درنتیجه در پدیده سایش مؤلفه غالب خاصی وجود ندارد و همه هارمونیک‌ها استعداد غالب شدن را دارند.
مراحل سایش ژورنال بیرینگ معمولاً با سری کاملی از هارمونیک‌های دوران تا 10 و حتی تا 20 هارمونیک همراه است.
نیروی حاصل از سایش ممکن است نویز (Noise) ایجاد کند زیرا تحریک فرکانس طبیعی سیستم،
به وجود آمدن نویز فِلور (Noise Floor) در طیف فرکانسی محتمل می‌نماید.
درصورتی‌که میزان سایش زیاد باشد، شاهد حضور هارمونیک‌های 0.5X و حتی 0.33X خواهیم بود.
اگر لقی ژورنال بیرینگ ناچیز باشد، اغلب ارتعاش عمودی زیادی در مقایسه با جهت افقی ایجاد می‌کند؛
بااین‌حال و همانطور که در شکل 1 مشاهد می‌کنید، تنها یک پیک قابل‌توجه در 1X ایجاد میشود.
بیرینگ‌های ژورنال با لقی زیاد ممکن است باعث نابالانسی یا ناهممحوری شده و ارتعاش بالایی ایجاد نمایند؛
درصورتی‌که لقی به حد مجاز برگردانده شود و یا عیوب دیگر ماشین مانند نابالانسی و ناهممحوری بهبود یابد،
شاهد کاهش قابل‌ملاحظه‌ای در ارتعاش خواهید بود.
شکل 1 نمودار اسپکتروم و سیگنال زمان در عیب سایش بیرینگ ژورنال
نمودار اسپکتروم عیب سایش، پایدار نیست و در هر بار داده‌برداری از ماشین، عوض میشود.
برای تحلیل این پدیده فرض کنید نوک پره متحرک توربین به پوسته توربین یا کیسینگ (Casing) برخورد می‌کند.
با هر برخورد پره به پوسته، سایش ایجاد میشود؛
در شروع سایش، برخورد پره به پوسته شدید است ولی به‌مرورزمان، برخورد آرام میشود.
از طرفی باگذشت زمان برخورد پره به پوسته ممکن است باعث ترک‌خوردن پره شود؛
لذا گذشت زمان فنریت یا k سیستم را تغییر میدهد.
با تغییر فنریت سیستم، زاویه فاز و دامنه ارتعاشات تغییر می‌یابد. حال اگر تغییرات دامنه در جهت کاهش باشد، دامنه ارتعاشات کاهش می‌یابد و ظاهراً مشکل توربین برطرف شده است؛
اما در عمل سایش رشد بیشتری داشته و به مراحل خطرناک‌تری رسیده است!
بنابراین تنها ارتعاشی که ممکن پس از مدتی از بین برود، ارتعاش به علت عیب سایش است؛ ولی این کاهش ارتعاش خبر خوبی نیست؛ زیرا فرضاً شفت توربین در اثر تماس‌های مکرر با بابیت یاتاقان، رفته‌رفته بابیت را خورده و نهایتاً بابیت را کنده و فیلم روغن خراب شده است.
یا سیل‌های آب‌بندی توربین بخار در اثر تماس با شفت توربین رفته‌رفته خورده شده و عملکرد سیل‌های آب‌بندی مختل گردیده و فرار بخار از این ناحیه بیشتر شده است.
در تمامی این سناریوها با گذشت زمان سایش رفع شده و دامنه ارتعاشات کاهش یافته است؛ اما شرایط کارکرد توربین بدتر شده است. به عنوان آخرین نکته اگر بخواهید با مشاهده اُربیت شفت عیب سایش را شناسایی کنید باید اربیت خام را مشاهده نمایید.
پس مراقب باشید تنظیمات دستگاه آنالایزر به نحوی باشد که ارتعاشات اربیت خام را نشان دهد.
اجازه بدهید این بحث را با یک مثال واقعی از توربين بخار 325 مگاواتی ادامه دهیم.
مثال واقعی: ارتعاشات یاتاقان شماره یک توربين بخار 325 مگاواتی
توربين بخار با توان نامی 325 از توربین‌های فشارقوی، فشار متوسط و فشار ضعيف تشکیل شده است.
همانطور که در شکل 2 مشاهده می‌کنید از چهار یاتاقان این توربین بخار، داده‌برداری ارتعاش انجام شده است.
شکل 2 توربين بخار و نقاط اندازه‌گیری ارتعاشات
داده‌برداری ارتعاشات یاتاقان شماره یک توربين بخار نشان‌دهنده هارمونيک‌های مختلف ارتعاشات در فرکانس 0.5X و 1X در منحنی طيف فرکانسی بود.
وجود ارتعاشات در فرکانس 0.5X و 1X نمودار اسپکتروم، عیب لقی در یاتاقان و يا سايش در نقاط مختلف توربين را محتمل می‌ساخت.
شکل 3 طيف ارتعاشات از محل کاور ياتاقان شماره یک
در بررسي‌های انجام‌گرفته از زاويه فاز و ملاحظه اختلاف‌فاز حدود ۲۰۰ درجه، ناهممحوری بين دو شفت توربين فشارقوی و فشار ضعيف محرز شد.
در جدول زیر دامنه ارتعاشات و زاويه فاز یاتاقان‌های شماره دو و سه ديده میشود.
در نهايت وجود سايش به واسطه ناهممحوری از دلايل وجود هارمونيک‌های متعدد در یاتاقان‌های شماره دو و سه توربين عنوان گرديد و در زمان مقرر تعميرات نيمه اساسی بر روی توربين فشارقوی انجام گرفت.
همانطور که پیش‌بینی‌شده بود، شفت توربين فشارقوی و فشار ضعيف ناهم‌محور بوده و همین مسئله ایجاد سایش در یاتاقان شماره یک توربین را به همراه داشت.
پس از هم‌راستا کردن شفت این دو توربین، دامنه ارتعاشات به‌صورت چشم‌گیری کاهش یافت.
