فهم الاضطرابات في تحليل الاهتزازات

التعريف: ما هو الاضطراب؟

في سياق تحليل الاهتزاز، الاضطرابات يشير إلى التدفق الفوضوي والعشوائي وغير المستقر لسائل (سائل أو غاز) عبر آلة، مثل مضخة أو مروحة أو توربين. يُحدث هذا التدفق غير المنتظم تقلبات في الضغط تعمل كدالة إجبارية، مما يُسبب اهتزازًا عشوائيًا منخفض التردد في هيكل الآلة.

على عكس القوى المنفصلة الدورية التي تسببها عدم التوازن أو عدم المحاذاةلا يحدث الاهتزاز الناتج عن الاضطراب بتردد واحد حاد، بل يظهر كـ"حدبة" من الطاقة غير المتزامنة واسعة النطاق في FFT spectrum.

خصائص اهتزازات الاضطرابات

• تكرار: إنها ظاهرة منخفضة التردد، تحدث عادة تحت 10-20 هرتز وأقل بكثير من سرعة تشغيل الماكينة.
• طبيعة النطاق العريض: لا يُنتج هذا التداخل ذروةً حادةً ومميزةً، بل يرفع مستوى الضوضاء في منطقة الترددات المنخفضة من الطيف، والتي تُوصف غالبًا بـ"حدبة عشوائية" أو "كومة قش".
• عشوائية وغير دورية: الاهتزاز ليس ثابتًا. السعة والطور يتقلبان باستمرار وبشكل عشوائي. عند النظر إليه من خلال شكل موجة الوقت، يظهر كإشارة فوضوية وغير متكررة.
• اتجاه: يكون الاهتزاز شعاعيًا عادةً ويمكن أن يكون موجودًا في الاتجاهين الأفقي والرأسي.

الأسباب الشائعة للاضطرابات

الاضطراب مشكلة هيدروليكية أو هوائية ناجمة عن اختلالات في التدفق السلس والمُصمم للسائل. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

• العمل بعيدًا عن نقطة الكفاءة الأفضل (BEP): صُممت المضخات والمراوح للعمل بكفاءة وسلاسة عند نقطة محددة على منحنى أدائها. تشغيلها بمعدل تدفق أعلى أو أقل بكثير من معدل تدفق السائل الأمثل (BEP) سيؤدي إلى تدفق غير فعال للسائل، مما يُسبب اضطرابًا.
• العوائق في مسار التدفق: أي شيء يعيق أو يُعطّل مسار السائل قد يُسبب اضطرابًا. ويشمل ذلك سوء تصميم الأنابيب (مثل الانحناءات الحادة قبل مدخل شفط المضخة مباشرةً)، أو الصمامات المغلقة جزئيًا، أو المصافي المسدودة، أو الأجسام الغريبة.
• دخول الهواء أو التجويف: يؤدي وجود فقاعات الهواء في السائل (الانجراف) أو تكوين فقاعات البخار وانهيارها (التجويف) إلى خلق ظروف شديدة الاضطراب والاندفاع، مما يؤدي إلى توليد اهتزازات عشوائية كبيرة.
• تصميم رديء للحوض أو المدخل: في المضخات، يمكن أن يؤدي حوض التجميع المصمم بشكل سيئ إلى إنشاء دوامات تعمل على إدخال الهواء والاضطرابات إلى شفط المضخة.

التشخيص والتمييز

يكمن سر تشخيص الاضطرابات في طبيعتها العشوائية، واسعة النطاق، ومنخفضة التردد. ويمكن للمحلل الخبير في كثير من الأحيان تحديدها من خلال ملاحظة طبيعة الاهتزازات "غير الثابتة" و"النابضة" على الجهاز نفسه.

من المهم التمييز بين الاضطرابات والقضايا الأخرى منخفضة التردد:

• الارتخاء الميكانيكي: يؤدي الارتخاء أيضًا إلى إنشاء ضوضاء ذات نطاق عريض، ولكنها غالبًا ما تتميز بأرضية ضوضاء مرتفعة عبر الطيف بأكمله وتوافقيات مميزة لسرعة التشغيل، والتي تكون غائبة في الاضطرابات الخالصة.

– دوامة الزيت: هذه ذروة متزامنة مميزة عند ~0.4-0.48X، وليست نتوءًا عريضًا من الطاقة العشوائية.

– فرك: يمكن أن يؤدي الاحتكاك إلى توليد نطاق واسع من الترددات، ولكنه غالبًا ما يشمل العديد من التوافقيات والتوافقيات الفرعية عالية التردد، وقد يظهر شكل الموجة الزمنية ذروات مقطوعة أو مقطوعة.

بما أن الاضطراب مشكلة متعلقة بالعملية، وليست عطلًا ميكانيكيًا، فإن الحل عادةً ما يتضمن تصحيح المشكلة التشغيلية أو مشكلة تصميم النظام. قد يشمل ذلك ضبط نقطة تشغيل المضخة أو المروحة، أو فتح الصمامات، أو تنظيف المصافي، أو تعديل تصميم الأنابيب.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي