Turbulentsi mõistmine vibratsioonianalüüsis

Definitsioon: Mis on turbulents?

Vibratsioonianalüüsi kontekstis turbulents viitab vedeliku (vedeliku või gaasi) kaootilisele, juhuslikule ja ebastabiilsele voolule läbi masina, näiteks pumba, ventilaatori või turbiini. See ebaühtlane vool tekitab rõhukõikumisi, mis toimivad sundfunktsioonina, tekitades masina konstruktsioonis madalsagedusliku juhusliku vibratsiooni.

Erinevalt diskreetsetest, perioodilistest jõududest, mis on põhjustatud tasakaalutus või joondusviga, turbulentsi tekitatud vibratsioon ei esine ühel teraval sagedusel. Selle asemel ilmneb see lairiba mittesünkroonse energia "kübarana" FFT spekter.

Turbulentsi vibratsiooni omadused

• Sagedus: See on madalsageduslik nähtus, mis esineb tavaliselt alla 10–20 Hz ja tunduvalt madalamal sagedusel kui masina töökiirus.
• Lairibaühenduse olemus: See ei tekita teravat ja selgelt eristuvat tippu. Selle asemel tõstab see mürataset spektri madalsageduspiirkonnas, mida sageli kirjeldatakse kui „juhuslikku kühmu“ või „heinakuhja“.
• Juhuslik ja mitteperioodiline: Vibratsioon ei ole ühtlane. Amplituud ja faas kõiguvad pidevalt ja juhuslikult. Sissepoole vaadates aja lainekuju, see ilmub kaootilise, mittekorduva signaalina.
• Suund: Vibratsioon on tavaliselt radiaalne ja võib esineda nii horisontaalses kui ka vertikaalses suunas.

Turbulentsi levinumad põhjused

Turbulents on hüdrauliline või aerodünaamiline probleem, mis on põhjustatud vedeliku sujuva ja kavandatud voolu häiretest. Levinud põhjused on järgmised:

• Parima efektiivsuspunkti (BEP) piires tegutsemine: Pumbad ja ventilaatorid on konstrueeritud nii, et need töötaksid kõige efektiivsemalt ja sujuvamalt oma jõudluskõvera kindlas punktis. Nende töötamine oluliselt suurema või väiksema voolukiirusega kui BEP põhjustab vedeliku ebaefektiivset voolamist, tekitades turbulentsi.
• Takistused vooluteel: Kõik, mis takistab või häirib vedeliku liikumist, võib põhjustada turbulentsi. See hõlmab halvasti projekteeritud torustikku (nt teravad kurvid vahetult enne pumba imiava), osaliselt suletud ventiile, ummistunud filtreid või võõrkehi.
• Õhu kaasahaaramine või kavitatsioon: Õhumullide olemasolu vedelikus (kaasahaaramine) või aurumullide teke ja kokkuvarisemine (kavitatsioon) tekitab väga turbulentseid ja impulsiivseid tingimusi, mis tekitavad märkimisväärset juhuslikku vibratsiooni.
• Halb õlivanni või sisselaskeava konstruktsioon: Pumpades võib halvasti projekteeritud õlivann tekitada keeriseid, mis juhivad pumba imemisavasse õhku ja turbulentsi.

Diagnoos ja diferentseerimine

Turbulentsi diagnoosimise võti peitub selle juhuslikus, lairiba- ja madalsageduslikus olemuses. Kogenud analüütik saab selle sageli tuvastada, jälgides masina enda vibratsiooni „ebapüsivat“ ja „pekslevat“ olemust.

Turbulentsi on oluline eristada teistest madalsageduslikest probleemidest:

• Mehaaniline lõtvus: Lõtvus tekitab samuti lairiba müra, kuid seda iseloomustab sageli kogu spektri ulatuses kõrgenenud mürapõhi ja selgelt eristuvad liikumiskiiruse harmoonilised võnked, mis puhtas turbulentsis puuduvad.

– Õli keeris: See on selgelt eristuv subsünkroonne tipp sagedusel ~0,4–0,48X, mitte lai juhusliku energia küngas.

– Hõõrumine: Hõõrumine võib tekitada laia sagedusvahemikku, kuid see sisaldab sageli palju kõrgsageduslikke harmoonilisi ja alamharmoonilisi ning aja lainekuju võib näidata kärbitud või kärbitud tippe.

Kuna turbulents on protsessiga seotud probleem, mitte mehaaniline rike, hõlmab lahendus tavaliselt töö- või süsteemi konstruktsiooniprobleemi parandamist. See võib hõlmata pumba või ventilaatori tööpunkti reguleerimist, ventiilide avamist, filtrite puhastamist või torustiku konstruktsiooni muutmist.

← Tagasi põhiindeksi juurde