Labade möödumissageduse mõistmine
Labade läbimise sagedus (VPF – mida nimetatakse ka tiiviku labade sageduseks või lihtsalt labade möödumissageduseks) on sagedus, millega pöörleva pumba tiiviku labad mööduvad paikse võrdluspunktist, näiteks spiraalkorpuse esiosast (keelest), difuusori labadest või mõnest muust korpuse osast. Seda arvutatakse tiiviku labade arvu korrutamisel võlli pöörlemissagedusega: VPF = Nv × RPM / 60. VPF on selle otsene pumbaekvivalent tera läbimissagedus mida esineb ventilaatorites, ja see on domineeriv hüdrauliline vibratsioon tsentrifugaalpumpade puhul, mis tööstusmasinate korral jääb tavaliselt vahemikku 100–500 Hz. VPF amplituudi ja selle harmoonilised annab olulist diagnostilist teavet tiiviku seisukorra, hüdraulilise jõudluse ja sisemiste vahedega seoses.
1. Arvutamine ja tüüpilised väärtused
Valem
VPF = Nv × N / 60 where Nv = tiivikute arv, N = võlli pöörlemiskiirus pööretes minutis ning tulemus on hertsides.
Kuna VPF on alati täisarvuline kordne töökiirus (1×), kuulub see kindlalt spektri sünkroonsete komponentide hulka — tegemist on tõelise tiivikukiirusega harmooniline võlli pöörlemiskiirus, mitte iseseisev sagedus.
Lahendatud näited
- Small pump: 5 tiivikut kiirusel 3500 p/min → VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz.
- Suur tööpump: 7 tiivikut kiirusel 1750 p/min → VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz.
- Kiirpumba: 6 tiivikut kiirusel 4200 p/min → VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz.
Tüüpilised tiivikute arvud
- Tsentrifugaalpumbad: 3–12 tiivikut, millest kõige levinumad on 5–7 tiivikut.
- Small pumps: vähem tiivikuid (3–5).
- Large pumps: rohkem tiivikuid (7–12).
- Kõrgsurvepumbad: rohkem tiivikuid energia tõhusaks ülekandmiseks.
Täpse tiivikute arvu teadmine on hädavajalik, sest just see eristab VPF-i juhuslikust võlli harmoonilisest võnkumisest; kui tiiviku joonist pole kättesaadav, saab tiivikute arvu sageli kindlaks teha, loendades harmoonilist järku, millel domineeriv hüdrauliline tipp esineb. Tera läbimise sageduse kalkulaator haldab nii pumpade kui ka ventilaatorite arvutusi ning Harmoonilise sageduse kalkulaator aitab paigutada VPF ja selle kordajad sagedusteljele.
2. Füüsikaline mehhanism
Rõhu kõikumised
VPF tekib pigem hüdraulilise rõhu kõikumise kui mehaanilise jõu tagajärjel. Jada on järgmine:
- Iga tiiviku labad juhivad vedelikku suure kiirusega väljapoole.
- Kui tiivik liigub mööda spiraalset lõikepinda, tekitab see järsu rõhuimpulsi.
- Sellel hetkel muutub tiiviku mõlemal poolel valitsev rõhuerinevus kiiresti.
- See tekitab jõuimpulsi nii tiivikule kui ka korpusele.
- With Nv vanes, Nv sellised impulssid esinevad iga pöörde jooksul.
- Saadud pulsatsioonisagedus võrdub tiivikute läbimiskiirusega – VPF-iga.
See teeb VPF-ist ühe klassikalistest hüdraulilised jõud pumbale mõju avaldamine, mis erineb puhtalt mehaanilistest ergutustest, nagu näiteks tasakaalutus või laagrite defektid.
Optimaalsel tööpunkti (BEP)
- Sissevoolu nurk vastab tiiviku nurgale.
- Vool on sujuv ja turbulentsi on minimaalselt.
- VPF amplituud on mõõdukas ja stabiilne.
- Rõhu jaotus korpuse ümber on peaaegu optimaalne.
Disainist kõrvale
- Voolunurk ei vasta enam tiivikunurgale.
- Turbulentsus ja voolu eraldumine suurenevad.
- Rõhupulssid muutuvad tugevamaks.
- VPF amplituud suureneb, sageli koos täiendavate sageduskomponentidega.
3. Diagnoosi tõlgendamine
Normaalne VPF amplituud
- Pump töötab oma parima kasuteguriga punktis (BEP) või selle lähedal.
- VPF amplituud püsib järjestikuste mõõtmiste käigus stabiilne.
- Tavaliselt 10–30% 1× vibratsiooni amplituudist.
- Puhas spekter minimaalse harmoonilise sisuga.
Mida kõrgenenud VPF näitab
Töötab BEP-i piires. Madala vooluhulga režiim (alla ~70% nimivõimsusest) suurendab VPF-i, samuti ka kõrge vooluhulga režiim (üle ~120% nimivõimsusest); optimaalne vahemik on ligikaudu 80–110% nimivõimsusest. Pikaajaline madala vooluhulga töö on seotud ka sisemine ringlus.
Probleemid tiiviku ja korpuse vahelise vahekaugusega. Kulunud kulumisrõngad või nihkunud tiivik laagri kulumine, suurendab töökliirensit; VPF amplituud suureneb kliirensi suurenemisel, millega kaasneb jõudluse langus sisemise lekkimise tõttu.
Tööratta kahjustus. Murtud või pragunenud tiivikud põhjustavad asümmeetriat, mille tulemusena tekib VPF külgribad kiirusel ±1×; erosioon, tiibade peale kogunev materjal või võõrkeha tekitatud kahjustused avaldavad sarnast mõju. Need on tüüpilised laiemas tiiviku defektid.
Hüdrauliline resonants. Kui VPF juhtub kattuma akustilise resonants torustikus või mantlis võimendub amplituud märkimisväärselt, põhjustades mõnikord tugevat konstruktsioonilist vibratsiooni ja müra, mis nõuab süsteemi ümberehitamist.
4. VPF harmoonilised ja subharmoonilised
2×VPF ja rohkem
Labadepöörlemiskiiruse mitmekordsed harmoonilised kõikumised on hoiatusmärk:
- 2×VPF present: viitab tiivikute ebaühtlasele vahekaugusele või tiiviku eksentrilisusele.
- Mitmekordsed harmoonilised: võivad viidata tugevale hüdraulilisele turbulentsile või tiivikute kahjustustele.
- Liiga suured amplituudid: suurendab riski väsimus tiibade ja korpuse rikked.
Subharmoonilised
- Murdosad, nagu VPF/2 või VPF/3.
- Näita voolu ebastabiilsusi, sealhulgas pöörlevat õhuvoolu katkemist ja eraldumiskambreid.
- Esineb kõige sagedamini väga madalate voolukiiruste korral ja sarnaneb teistega subharmonic nähtused.
5. Seire ja suundumuste analüüs
Aluseks oleva taseme kehtestamine
- Mõõtke VPF-väärtus, kui pump on uus või äsja kapitaalremonditud.
- Dokumenteerige see projekteeritud töötingimustel.
- Määrake kindlaks VPF ja 1× signaali amplituudi normaalne suhe.
- Määrake häirepiirid, tavaliselt 2–3 korda baasjoone VPF amplituudist.
Populaarsed parameetrid
- VPF amplituud: ajaliselt jälgitud; järkjärguline tõus viitab tekkivale probleemile.
- VPF/1× ratio: peaks jääma suhteliselt muutumatuks.
- Harmooniline sisu: 2×VPF ja 3×VPF tekkimine või kasv.
- Kõrvalriba arendamine: ±1× külgribade tekkimine VPF ümbruses.
Seoses töötingimustega
- Kujuta VPF-i graafikuna voolukiiruse suhtes.
- Määrake kindlaks minimaalse VPF-väärtusega töötsoon.
- Tuvasta, millal tööpunkt on nihkunud.
- Seostada VPF-i käitumist mõõdetud jõudluse langusega.
This kind of trendianalüüs sõltub järjepidevatest ja korratavatest spektritest. Näiteks selline kaasaskantav kahekanaliline analüsaator nagu Balanset-1A jäädvustab FFT spekter kuna VPF on selgelt eristatav 100–500 Hz sagedusvahemikus, saab tehnik kinnitada tiiviku läbivoolu tippväärtust, jälgida selle amplituudi ja külgribasid külastuse järel külastusega ning välistada mehaanilised tasakaalutus Enne pumba avamist veenduge, et see on sisse või välja lülitatud.
6. Parandusmeetmed
Tööpunkti optimeerimine
- Reguleerige voolu, et viia pump lähemale optimaalsele tööpunkti.
- Vähendage voolu või muudke süsteemi takistust.
- Veenduge, et imetingimused on sobivad.
Mehaaniline parandus
- Vahetage kulunud kulumisrõngad välja, et taastada konstruktsioonilised vahed.
- Vahetage kulunud või kahjustunud tiivik välja.
- Kõrvaldage laagrite probleemid, mis võimaldavad tiivikul nihkuda.
- Kontrollige tiiviku õiget asendit nii telje suunas kui ka radiaalsuunas.
Hüdraulilised täiustused
- Täiustada sisselasketorustikku, et vähendada eelnevat keerist ja turbulentsi.
- Paigaldage vajaduse korral vooluühtlustid.
- Veenduge, et NPSH-varu on piisav, et vältida kavitatsioon.
- Vältige õhu sissepuhumist.
7. Seos teiste sagedustega
VPF versus BPF
- Neid termineid kasutatakse sageli vahetatavalt nii pumbade kui ka ventilaatorite puhul.
- VPF: pumppade puhul eelistatud termin (vedelikku liigutavad tiivad).
- BPF: fännide seas eelistatud termin (tiivad, mis liigutavad õhku).
- Arvutus- ja diagnostikameetodid on identsed.
VPF ja jooksukiirus
- VPF = Nv × (jooksukiiruse sagedus).
- VPF on alati suurema sagedusega kui 1×.
- Näiteks 7-labalise tiiviku puhul langeb VPF täpselt 7-kordsele töökäigule.
Tiiviku möödumissagedus on iga tsentrifugaalpumba peamine hüdrauliline vibratsioonikomponent. Selle arvutamise oskus, normaalse ja kõrgenenud amplituudi eristamine ning selle mustrite seostamine nii töötingimuste kui ka pumba seisukorraga muudab ühe spektraalpiigi võimsaks diagnostikavahendiks, mis aitab teha õigeid otsuseid tööpunkti optimeerimise, vahede taastamise ja tiiviku vahetamise osas. See on laiemalt pumba rikke diagnoosimine.
