درک فرکانس عبور پره
تعریف: فرکانس عبور پره چیست؟
فرکانس عبور پره (VPF، که فرکانس پرههای پروانه یا به طور خلاصه عبور پره نیز نامیده میشود) فرکانسی است که در آن پرهها (تیغهها)ی یک پروانه پمپ دوار از یک نقطه مرجع ثابت مانند برش آب حلزونی (زبانه)، پرههای دیفیوزر یا ویژگیهای پوسته عبور میکنند. این فرکانس به صورت تعداد پرههای پروانه ضربدر فرکانس چرخشی شفت محاسبه میشود (VPF = تعداد پرهها × RPM / 60). این معادل پمپ ... است. فرکانس عبور پره در طرفداران.
VPF هیدرولیک غالب است لرزش منبع در پمپهای گریز از مرکز، که معمولاً در محدوده ۱۰۰ تا ۵۰۰ هرتز برای پمپهای صنعتی ظاهر میشود. نظارت بر دامنه VPF و آن هارمونیک ها اطلاعات تشخیصی حیاتی در مورد وضعیت پروانه، عملکرد هیدرولیکی و مسائل مربوط به فاصله پروانه ارائه میدهد.
محاسبه و مقادیر معمول
فرمول
- VPF = N × N / 60
- که در آن Nv = تعداد پرههای پروانه
- N = سرعت شفت (RPM)
- نتیجه بر حسب هرتز
مثال ها
پمپ کوچک
- ۵ پره با سرعت ۳۵۰۰ دور در دقیقه
- VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 هرتز
پمپ فرآیندی بزرگ
- ۷ پره با سرعت ۱۷۵۰ دور در دقیقه
- VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 هرتز
پمپ پرسرعت
- ۶ پره با سرعت ۴۲۰۰ دور در دقیقه
- VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 هرتز
شمارشهای معمول پره
- پمپهای گریز از مرکز: ۳-۱۲ پره (رایجترین ۵-۷ پره)
- پمپهای کوچک: پرههای کمتر (۳-۵)
- پمپهای بزرگ: پرههای بیشتر (۷-۱۲)
- پمپهای با هد بالا: پرههای بیشتر برای انتقال انرژی
مکانیسم فیزیکی
نوسانات فشار
VPF ناشی از تغییرات فشار هیدرولیکی است:
- هر پره پروانه، سیال را با سرعت بالا حمل میکند.
- با عبور پره از میان آبشکن حلزونی، پالس فشاری ایجاد میشود
- اختلاف فشار در طول پرهها به سرعت تغییر میکند
- ایجاد پالس نیرو روی پروانه و پوسته
- با پرههای Nv، پالسهای Nv در هر دور رخ میدهند
- فرکانس پالس = نرخ عبور پره = VPF
در نقطه طراحی (BEP)
- زاویه جریان با زاویه پره مطابقت دارد
- جریان روان، حداقل تلاطم
- دامنه VPF متوسط و پایدار
- توزیع فشار بهینه
نقطه طراحی خارج از محدوده
- زاویه جریان با زاویه پرهها مطابقت ندارد
- افزایش تلاطم و جدایش جریان
- ضربانهای فشار بالاتر
- دامنه VPF بالا
- اجزای فرکانس اضافی احتمالی
تفسیر تشخیصی
دامنه VPF طبیعی
- پمپ در بهترین نقطه راندمان (BEP)
- دامنه VPF در طول زمان پایدار است
- معمولاً 10-30% با دامنه ارتعاش 1x
- طیف صوتی تمیز با حداقل هارمونیکها
افزایش VPF نشان میدهد
عملیات بدون BEP
- عملکرد با جریان کم (<70% BEP) VPF را افزایش میدهد
- جریان بالا (> 120% BEP) همچنین VPF را افزایش میدهد.
- عملکرد بهینه در 80-110% از BEP
مشکلات فاصله پروانه تا پوسته
- حلقههای سایشی فرسوده، فاصله بین قطعات را افزایش میدهند
- تغییر پروانه از سایش یاتاقان
- دامنه VPF با کلیرانس بیش از حد افزایش مییابد
- تخریب عملکرد (چرخش داخلی)
آسیب پروانه
- پرههای شکسته یا ترکخورده باعث عدم تقارن میشوند
- دامنه VPF با نوارهای کناری با سرعت ±1×
- فرسایش یا رسوب روی پرهها
- آسیب جسم خارجی
رزونانس هیدرولیک
- VPF با رزونانس آکوستیک در لوله کشی یا پوشش مطابقت دارد.
- تقویت دامنه چشمگیر
- میتواند باعث لرزش و سر و صدای سازه شود
- ممکن است نیاز به تغییرات سیستمی داشته باشد
هارمونیکهای VPF
۲×VPF و بالاتر
هارمونیکهای چندگانه نشاندهنده مشکلات زیر هستند:
- ۲×VPF موجود: فاصله غیر یکنواخت پرهها، خروج از مرکز پروانه
- هارمونیکهای چندگانه: تلاطم شدید هیدرولیک، آسیب به پرهها
- دامنههای بیش از حد: احتمال خرابی ناشی از خستگی
زیرهارمونیکها
- اجزای VPF کسری (VPF/2، VPF/3)
- ناپایداریهای جریان را نشان دهید
- سلولهای چرخشی یا جداسازی
- رایج در نرخ جریان بسیار پایین
نظارت و روندها
تأسیس خط پایه
- ثبت VPF هنگام نو بودن پمپ یا تعمیر اساسی آن
- سند در نقطه عملیاتی طراحی
- نسبت دامنه VPF/1× نرمال را برقرار کنید
- تنظیم محدودیتهای آلارم (معمولاً دامنه VPF پایه ۲-۳ برابر)
پارامترهای پرطرفدار
- دامنه VPF: پیگیری در طول زمان، افزایش نشان دهنده مشکل در حال توسعه است
- نسبت VPF/1×: باید نسبتاً ثابت بماند
- محتوای هارمونیک: ظهور یا رشد ۲×VPF، ۳×VPF
- توسعه باند جانبی: ظهور باندهای جانبی ±1× در اطراف VPF
همبستگی شرایط عملیاتی
- VPF را در مقابل نرخ جریان پیگیری کنید
- شناسایی منطقه عملیاتی بهینه (حداقل VPF)
- تشخیص تغییر نقطه کار
- با تخریب عملکرد مرتبط است
اقدامات اصلاحی
برای VPF بالا
بهینهسازی نقطه عملیاتی
- جریان را تنظیم کنید تا پمپ به BEP نزدیکتر شود.
- تخلیه دریچه گاز یا تنظیم مقاومت سیستم
- شرایط مکش را کافی بررسی کنید
اصلاح مکانیکی
- حلقههای سایشی فرسوده را تعویض کنید (فاصلهها را بازیابی کنید)
- پروانه فرسوده یا آسیب دیده را تعویض کنید
- مشکلات مربوط به یاتاقان را اصلاح کنید تا امکان جابجایی پروانه فراهم شود
- موقعیت صحیح پروانه (محوری و شعاعی) را بررسی کنید
بهبودهای هیدرولیکی
- بهبود طراحی لولههای ورودی (کاهش پیشچرخش و آشفتگی)
- در صورت نیاز، صافکنندههای جریان را نصب کنید
- حاشیه NPSH کافی را تأیید کنید
- حذف ورود هوا
ارتباط با فرکانسهای دیگر
VPF در مقابل BPF
- اصطلاحاتی که اغلب به جای پمپها در مقابل فنها استفاده میشوند
- وی پی اف: اصطلاح ترجیحی برای پمپها (پرهها در مایع)
- بی پی اف: اصطلاح ترجیحی برای پنکهها (پرهها در هوا)
- محاسبه و رویکرد تشخیصی یکسان است
VPF در مقابل سرعت دویدن
- VPF = Nv × (فرکانس سرعت چرخش)
- فرکانس VPF همیشه بالاتر از ۱× است
- برای پروانه ۷ پره، VPF = ۷× فرکانس سرعت دورانی
فرکانس عبور پره، جزء اساسی ارتعاش هیدرولیکی در پمپهای گریز از مرکز است. درک محاسبه VPF، تشخیص دامنههای نرمال در مقابل دامنههای افزایش یافته، و مرتبط کردن الگوهای VPF با شرایط عملیاتی و وضعیت پمپ، امکان تشخیص مؤثر پمپ را فراهم میکند و تصمیمات مربوط به بهینهسازی نقطه کار، بازیابی فاصله و تعویض پروانه را هدایت میکند.