فهم اضطراب التدفق

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

مجموعة كاملة لتشخيص الاهتزازات وموازنة المعدات الصناعية من Vibromera، تتضمن أربعة مستشعرات اهتزاز مع كابلات، ووحدة واجهة إشارة، ومقياس سرعة دوران ليزري مزود بحامل مغناطيسي، وميزان رقمي، وكابل USB، وحقيبة حمل. صُمم النظام لموازنة الدوارات الميدانية ومراقبة حالة المعدات الصناعية.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

التعريف: ما هو اضطراب التدفق؟

اضطراب التدفق حركة موائع فوضوية وغير منتظمة، تتميز بتقلبات عشوائية في السرعة، ودوامات، ودوامات في المضخات والمراوح والضواغط وأنظمة الأنابيب. على عكس التدفق الصفحي السلس حيث تتحرك جزيئات الموائع في مسارات متوازية منتظمة، يُظهر التدفق المضطرب حركة عشوائية ثلاثية الأبعاد بسرعات وضغط متغيرين باستمرار. في الآلات الدوارة، يُولّد الاضطراب قوى غير مستقرة على المكرهات والشفرات، مما يُولّد نطاقًا واسعًا. اهتزاز, ، الضوضاء، وفقدان الطاقة، والمساهمة في إجهاد المكونات.

في حين أن بعض الاضطرابات أمر لا مفر منه وحتى مرغوب فيه في العديد من التطبيقات (يوفر التدفق المضطرب خلطًا ونقلًا أفضل للحرارة)، فإن الاضطرابات المفرطة الناجمة عن ظروف المدخل السيئة أو التشغيل غير المتوافق مع التصميم أو فصل التدفق تخلق مشاكل اهتزازية، وتقلل من الكفاءة، وتسرع التآكل الميكانيكي في المضخات والمراوح.

خصائص التدفق المضطرب

انتقال نظام التدفق

انتقالات التدفق من الصفحي إلى المضطرب بناءً على رقم رينولدز:

رقم رينولدز (Re): Re = (ρ × V × D) / µ
حيث ρ = الكثافة، V = السرعة، D = البعد المميز، µ = اللزوجة
التدفق الصفائحي: يكرر < 2300 (ناعم، منظم)
انتقالي: إعادة 2300-4000
التدفق المضطرب: Re > 4000 (فوضوي، غير منتظم)
الآلات الصناعية: يعمل دائمًا تقريبًا في نظام مضطرب

خصائص الاضطرابات

تقلبات السرعة العشوائية: تتغير السرعة اللحظية بشكل عشوائي حول المتوسط
الدوامات والدوامات: هياكل دوامية بأحجام مختلفة
سلسلة الطاقة: تنقسم الدوامات الكبيرة إلى دوامات أصغر حجمًا تدريجيًا
خلط: اختلاط سريع بين الزخم والحرارة والكتلة
تبديد الطاقة: الاحتكاك المضطرب يحول الطاقة الحركية إلى حرارة

مصادر الاضطرابات في الآلات

اضطرابات المدخل

تصميم مدخل رديء: الانحناءات الحادة والعوائق وطول المستقيم غير الكافي
دوامة: الدوران المسبق للسائل الداخل إلى المكره/المروحة
السرعة غير المنتظمة: ملف تعريف السرعة مشوه عن المثالي
تأثير: زيادة شدة الاضطرابات، وزيادة الاهتزاز، وانخفاض الأداء

فصل التدفق

تدرجات الضغط المعاكسة: ينفصل التدفق عن الأسطح
التشغيل خارج التصميم: زوايا التدفق الخاطئة تسبب الانفصال على الشفرات
كشك: فصل واسع النطاق على جانب شفط الشفرة
نتيجة: شدة الاضطرابات عالية جدًا والقوى الفوضوية

مناطق الاستيقاظ

موجات مضطربة أسفل الشفرات أو الدعامات أو العوائق
شدة الاضطرابات العالية في أعقاب
تتعرض المكونات الموجودة في مجرى النهر لقوى غير مستقرة
التفاعل بين الشفرة والاستيقاظ مهم في الآلات متعددة المراحل

المناطق عالية السرعة

تزداد شدة الاضطرابات عمومًا مع السرعة
مناطق طرف المكره، فوهات التفريغ ذات المناطق عالية الاضطراب
يخلق قوى عالية موضعية وتآكل

التأثيرات على الآلات

توليد الاهتزازات

اهتزاز النطاق العريض: تخلق الاضطرابات قوى عشوائية عبر نطاق تردد واسع
نطاق: مستوى ضوضاء مرتفع بدلاً من قمم منفصلة
السعة: تزداد مع شدة الاضطرابات
نطاق التردد: عادةً ما يكون 10-500 هرتز للاهتزازات الناتجة عن الاضطرابات

توليد الضوضاء

الاضطرابات هي المصدر الأساسي للضوضاء الديناميكية الهوائية
صوت "الصفير" أو "الاندفاع" في النطاق العريض
مستوى الضوضاء متناسب مع السرعة^6 (حساس جدًا للسرعة)
يمكن أن يكون مصدرًا مهيمنًا للضوضاء في المراوح عالية السرعة

خسائر الكفاءة

الاحتكاك المضطرب يبدد الطاقة
يقلل من ارتفاع الضغط وتدفق التدفق
الخسائر الاضطرابية النموذجية: 2-10% من طاقة الإدخال
تزداد مع التشغيل خارج التصميم

Component Fatigue

القوى المتقلبة العشوائية تخلق ضغوطًا دورية
دورة الإجهاد عالية التردد
يساهم في الشفرة والبنية تعب
مثير للقلق بشكل خاص عند السرعات العالية

التآكل والتآكل

تزيد الاضطرابات من التآكل في الخدمة الكاشطة
الجسيمات المعلقة بواسطة الاضطراب تصطدم بالأسطح
التآكل المتسارع في المناطق ذات الاضطرابات العالية

الكشف والتشخيص

مؤشرات طيف الاهتزاز

النطاق العريض المرتفع: مستوى ضوضاء مرتفع عبر الطيف
عدم وجود قمم منفصلة: على عكس الأعطال الميكانيكية ذات الترددات المحددة
يعتمد على التدفق: يختلف مستوى النطاق العريض حسب معدل التدفق
الحد الأدنى في BEP: أقل اضطراب عند نقطة التصميم

التحليل الصوتي

قياسات مستوى ضغط الصوت
تشير زيادة الضوضاء ذات النطاق العريض إلى وجود اضطراب
الطيف الصوتي مشابه لطيف الاهتزاز
يمكن للميكروفونات الاتجاهية تحديد مصادر الاضطرابات

تصور التدفق

ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) أثناء التصميم
تدفقات التدفق أو تصور الدخان في الاختبار
قياسات الضغط التي تظهر التقلبات
قياس سرعة الجسيمات باستخدام الصور (PIV) في الأبحاث

استراتيجيات التخفيف

تحسينات تصميم المدخل

توفير طول مناسب للأنابيب المستقيمة في اتجاه المنبع (5-10 أقطار كحد أدنى)
قم بإزالة الانحناءات الحادة مباشرة قبل المدخل
استخدم أدوات تقويم التدفق أو ريش الدوران
تقلل المنافذ ذات الفم الجرسي أو المنافذ الانسيابية من توليد الاضطرابات

تحسين نقطة التشغيل

العمل بالقرب من أفضل نقطة كفاءة (BEP)
زوايا التدفق تتناسب مع زوايا الشفرة، مما يقلل من الانفصال
الحد الأدنى من توليد الاضطرابات
التحكم في السرعة المتغيرة للحفاظ على النقطة المثالية

تعديلات التصميم

انتقالات سلسة في ممرات التدفق (بدون زوايا حادة)
موزعات لإبطاء التدفق تدريجيًا
مثبطات الدوامات أو أجهزة مكافحة الدوامات
بطانة صوتية لامتصاص الضوضاء الناتجة عن الاضطرابات

الاضطرابات مقابل ظواهر التدفق الأخرى

الاضطراب مقابل التجويف

الاضطرابات: النطاق العريض، المستمر، المعتمد على التدفق
التجويف: نبضي، تردد أعلى، يعتمد على NPSH
كلاهما: يمكن أن يتعايشا، كلاهما يخلقان اهتزازًا واسع النطاق

الاضطراب مقابل إعادة التدوير

الاضطرابات: عشوائي، واسع النطاق، موجود في جميع التدفقات
إعادة التدوير: عدم الاستقرار المنظم، نبضات منخفضة التردد، فقط عند التدفق المنخفض
علاقة: مناطق إعادة التدوير مضطربة للغاية

اضطراب التدفق سمة متأصلة في تدفق السوائل عالية السرعة في الآلات الدوارة. ورغم أنه أمر لا مفر منه، إلا أنه يمكن الحد من شدته وتأثيراته من خلال تصميم مناسب للمدخل، والتشغيل في نقطة قريبة من نقطة التصميم، وتحسين التدفق. إن فهم الاضطراب كمصدر للاهتزازات والضوضاء واسعة النطاق يُمكّن من التمييز بين الأعطال الميكانيكية ذات الترددات المنفصلة، ويوجه الإجراءات التصحيحية المناسبة التي تركز على ظروف التدفق بدلاً من الإصلاحات الميكانيكية.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

ما هو اضطراب التدفق؟ اهتزاز التدفق غير المستقر

نُشر بواسطة admin على أكتوبر 31, 2025 أكتوبر 31, 2025