حالت های رایج خرابی ارتعاش پمپ های گریز از مرکز افقی چیست؟

پمپ های گریز از مرکز افقی نقش مهمی در تولید صنعتی دارند و ارتعاش شاخص اصلی شرایط عملیاتی و قابلیت اطمینان آنها است. لرزش غیرعادی نه تنها سایش اجزای حیاتی مانند بلبرینگ ها، مهر و موم های مکانیکی و کوپلینگ ها را تسریع می کند، بلکه می تواند منجر به خرابی غیرمنتظره نیز شود.

1. حالت های خرابی مکانیکی

خرابی مکانیکی رایج ترین و مخرب ترین منبع ارتعاش در پمپ های گریز از مرکز است. مشخصه های آن اغلب در فرکانس های هارمونیک سرعت روتور (1X)، دو برابر سرعت (2X) یا بالاتر رخ می دهد.

1.1 عدم تعادل

عدم تعادل به دلیل توزیع ناهموار جرم در پروانه، کوپلینگ یا خود شفت پمپ ایجاد می شود.

علل: عیوب ریخته گری، سایش ناهموار، نامتقارن کلید یا کلید، یا خوردگی/ رسوب پروانه در طول کارکرد طولانی مدت.

ویژگی های ارتعاش: انرژی ارتعاش در درجه اول در فرکانس سرعت 1X متمرکز است، دامنه معمولاً زیاد است و جهت ارتعاش (شعاعی) پایدار است.

ضربه: این باعث می شود که نیروهای گریز از مرکز دوره ای در حین چرخش شفت پمپ ایجاد شوند و به طور مداوم آنها را بر یاتاقان ها وارد کنند و خرابی خستگی یاتاقان را تسریع کنند.

1.2 ناهماهنگی

ناهماهنگی به انحراف در خط مرکزی یا زاویه بین درایو (به عنوان مثال، موتور) و شفت پمپ اشاره دارد.

انواع: ناهماهنگی موازی و ناهماهنگی زاویه ای به شرح زیر طبقه بندی می شوند.

ویژگی های ارتعاش: معمولی ترین مشخصه افزایش قابل توجه انرژی ارتعاش در فرکانس سرعت چرخش 2 برابر است، اگرچه فرکانس های 1X و 3X نیز ممکن است رخ دهد. ناهماهنگی شعاعی ممکن است در فرکانس سرعت چرخش 2 برابر بیشتر باشد، در حالی که عدم همراستایی زاویه ای در فرکانس های 1X و 2X زیاد است.

ضربه: این باعث خمش و تغییرات تنش دوره ای در کوپلینگ در طول چرخش می شود و نیروهای واکنشی قابل توجهی ایجاد می کند که می تواند به کوپلینگ، یاتاقان ها و آب بندی های مکانیکی آسیب جدی وارد کند.

1.3 خطاهای بلبرینگ

بلبرینگ ها اجزای حیاتی هستند که در برابر نیروهای شعاعی و محوری مقاومت می کنند. خرابی آنها یکی از دلایل اصلی خرابی تجهیزات است.

ویژگی های ارتعاش: خطاهای یاتاقان در فرکانس 1X یا 2X ظاهر نمی شوند، بلکه در عوض ارتعاشات فرکانس بالا منحصر به فردی ایجاد می کنند که به فرکانس های مشخصه یاتاقان معروف هستند. این فرکانس ها شامل فرکانس های مسابقه داخلی (BPFI)، مسابقه بیرونی (BPFO)، توپ/غلتک (BSF) و فرکانس قفس (FTF) است.

مرحله توسعه: خطاهای مرحله اولیه ممکن است به صورت نویز تصادفی با فرکانس بالا ظاهر شوند. در مرحله میانی، فرکانس های مشخصه باربری متمایز و هارمونیک آنها ظاهر می شود. در مرحله آخر، این فرکانس ها غرق می شوند و به صورت ارتعاشات با فرکانس بالا باند پهن ظاهر می شوند.

1.4 سستی پایه و تشدید ساختاری

شلی پایه و رزونانس "قاتل نامرئی" در تشخیص ارتعاش پمپ گریز از مرکز هستند.

شلی مکانیکی: شل شدن پیچ های لنگر، صفحات پایه ناهموار یا فاصله بیش از حد بین نشیمنگاه و پایه یاتاقان.

ویژگی‌های ارتعاش: معمولاً به صورت یک سری ارتعاشات هارمونیک در فرکانس‌های سرعت 1X، 2X و 3X، اغلب با حضور فرکانس‌های نیمه‌سرعت (0.5X) یا حتی ساب هارمونیک‌های پیچیده‌تر، نشان‌دهنده شلی مکانیکی غیرخطی هستند.

تشدید ساختاری: زمانی رخ می دهد که فرکانس کاری پمپ (1X) به فرکانس طبیعی پمپ یا سیستم لوله کشی نزدیک شود.

تاثیر: منجر به تقویت چشمگیر دامنه ارتعاش می شود، حتی عدم تعادل جزئی یا ناهماهنگی باعث ایجاد ارتعاش قابل توجه می شود.

2. حالت های شکست هیدرولیک

خرابی های هیدرولیک به دلیل تغییر در جریان یا فشار مایع ایجاد می شود و ارتباط نزدیکی با نقطه کار پمپ دارد.

2.1 کاویتاسیون

کاویتاسیون پدیده ای از تشکیل حباب و فروپاشی است که در اثر کاهش فشار سمت مکش پمپ به زیر فشار بخار اشباع مایع پمپ شده ایجاد می شود.

ویژگی‌های ارتعاش: یک نویز بی‌نظیر، تصادفی و پهن باند تولید می‌شود که انرژی ارتعاشی در محدوده فرکانس بالا پخش می‌شود، مانند سنگ‌هایی که در بدنه پمپ می‌غلتند یا می‌شکنند.

ضربه: کاویتاسیون باعث آسیب شدید حفره ای به مواد پروانه می شود که منجر به افت شدید سر و کارایی می شود.

2.2 موج و گردش مجدد

ناپایداری هیدرولیکی می تواند زمانی رخ دهد که یک پمپ سانتریفیوژ کمتر یا بالاتر از نرخ جریان طراحی شده (BEP) کار کند، به خصوص در دبی های کم.

گردش مجدد: در جریان های کم، مایع می تواند در ورودی یا خروجی پروانه جریان برگشتی داشته باشد و باعث شوک هیدرولیکی شود.

Surge: در برخی از پمپ های گریز از مرکز یا سیستم های موازی چند پمپی، نوسانات دوره ای زیاد در فشار و جریان می تواند در حین کار با جریان کم رخ دهد.

ویژگی های ارتعاش: معمولاً به صورت ارتعاش با فرکانس پایین، معمولاً کمتر از 1× سرعت چرخش، یا تجمع انرژی با فرکانس پایین پهنای باند آشکار می شود. این ارتعاش بارهای شوک دوره ای را بر یاتاقان ها وارد می کند.

2.3 فرکانس عبور تیغه (BPF)

BPF ضربان فشار ناشی از اختلال دوره ای سیال هنگام عبور پره های پروانه از میان برش آب یا پره های پخش کننده است.

محاسبه: BPF = سرعت × تعداد تیغه ها.

ویژگی های ارتعاش: انرژی ارتعاش در BPF و هارمونیک های آن متمرکز است.

ضربه: اگرچه معمولاً یک پدیده عملیاتی عادی است، اما اگر دامنه BPF بیش از حد بالا باشد، نشان می دهد که فاصله (ترخیص شعاعی) بین زبانه پیچ و قطر بیرونی پروانه به درستی طراحی نشده است یا به شدت فرسوده شده است، یا مشکل تطبیق هیدرولیکی بین پروانه و پیچ وجود دارد.