【سؤال وجواب، السؤال رقم 030】 20 مايو 2016

عندما يتساوى تردد التغير في قوة الطرد المركزي المتغيرة مع التردد الطبيعي للروتور، فإن الضاغط سيخضع لاهتزازات شديدة، ويُطلق على ذلك “الرنين”. لذلك، يمكن القول إن السرعة الحرجة للآلة الدوارة هي السرعة التي يحدث عندها رنين الروتور أثناء تشغيل الآلة

سرعة الدوران التي تسبب اهتزازات شديدة في المحرك

يزداد مقدار الاهتزاز في روتور ضاغط الهيدروجين الدوراني مع زيادة سرعة الدوران، وعند الوصول إلى سرعة معينة يصل الاهتزاز إلى أقصى قيمة له. بعد تجاوز هذه السرعة، يبدأ الاهتزاز في الانخفاض تدريجيًا مع زيادة السرعة، ويستقر في نطاق معين. تُسمى السرعة التي يصل فيها الاهتزاز إلى أقصى قيمة له بالسرعة الحرجة للروتور.

يزداد مقدار اهتزاز الروتور مع زيادة سرعة الدوران، وعند وصول السرعة إلى قيمة معينة، يصل مقدار الاهتزاز إلى أقصى قيمة له. بعد تجاوز هذه السرعة، يبدأ مقدار الاهتزاز في الانخفاض تدريجيًا مع زيادة السرعة، ويستقر في نطاق معين. تُسمى السرعة التي يصل عندها مقدار اهتزاز الروتور إلى أقصى قيمة له بالسرعة الحرجة للروتور. يساوي هذا المعدل الزاوي التردد الطبيعي للدوار، وعندما يزداد المعدل الزاوي ويقترب من ضعف التردد الطبيعي، فإن الامتداد يزداد أيضًا. وعندما يساوي المعدل الزاوي ضعف التردد الطبيعي، يُطلق على ذلك المعدل الزاوي “المعدل الحرج من الدرجة الثانية”. وبالمثل، يوجد معدل حرج من الدرجة الثالثة والدرجة الرابعة

يزداد مقدار اهتزاز الروتور مع زيادة سرعة الدوران، وعند وصول السرعة إلى قيمة معينة، يصل مقدار الاهتزاز إلى أقصى قيمة له. بعد تجاوز هذه السرعة، يبدأ مقدار الاهتزاز في الانخفاض تدريجيًا مع زيادة السرعة، ويستقر في نطاق معين. تُسمى السرعة التي يصل عندها مقدار اهتزاز الروتور إلى أقصى قيمة له بالسرعة الحرجة للروتور.

في السرعة الحرجة، تزداد قيم الاهتزاز في المحرك، ومن الضروري المرور بسرعة عبر هذه المنطقة.

إن أجزاء روتور التوربينة دقيقة للغاية، كما يتم تحقيق التوازن فيها أثناء عملية التجميع. لكن من المستحيل أن يتطابق مركز ثقل روتور التوربينة تمامًا مع مركز المحور. وبسبب الفرق بين مركز المحور ومركز ثقل الروتور، ينشأ قوة تركيزية أثناء دوران المحور، وهذا هو السبب الرئيسي لاهتزاز التوربينة وانحناء المحور. عند دوران الروتور، يدور مركز الثقل مع خط وسط المحور، كما يتغير اتجاه قوة الطرد المركزي أيضًا مع الدوران. وعندما يكمل المحور دورة واحدة، يحدث اهتزاز واحد، وعدد مرات حدوث الاهتزازات في الثانية الواحدة يُسمى تردد الاهتزازات القسرية. دوار التوربين هو جسم مرن له تردد اهتزاز طبيعي معين. عندما يتطابق تردد الاهتزاز القسري للدوار مع تردد اهتزازه الطبيعي، أي عندما يكون عدد مرات تغير اتجاه القوة الطاردة المركزية مساويًا لتردد الاهتزاز القسري أو متناسبًا معه، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث رنين. في هذه الحالة، يكون اهتزاز الدوار شديدًا للغاية، ويُطلق على هذه السرعة اسم السرعة الحرجة