Siipien ohitustaajuuden ymmärtäminen

Laitteet

Kannettava tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori Balanset-1A

$2,353.83

Osat

Tärinäanturi

$107.26

Osat

Optinen anturi (lasertakometri)

$147.78

Laitteet

Balanset-4

$8,107.90

Osat

Magneettinen jalusta Insize-60-kgf

$54.82

Osat

Heijastava nauha

$11.92

Laitteet

Dynaaminen tasapainotin "Balanset-1A" OEM

$2,067.80

Määritelmä: Mikä on siiven ohitustaajuus?

Siipien ohitustaajuus (VPF, jota kutsutaan myös juoksupyörän siipitaajuudeksi tai yksinkertaisesti siiven ohitusnopeudeksi) on taajuus, jolla pyörivän pumpun juoksupyörän siivet ohittavat kiinteän vertailupisteen, kuten kierukkaosan, hajottajan siipien tai kotelon ominaisuuksien. Se lasketaan juoksupyörän siipien lukumääränä kerrottuna akselin pyörimistaajuudella (VPF = siipien lukumäärä × RPM / 60). Tämä on pumpun ekvivalentti terän ohitustaajuus faneissa.

VPF on hallitseva hydrauliikka tärinä keskipakoispumppujen lähde, joka esiintyy tyypillisesti teollisuuspumpuissa 100–500 Hz:n taajuusalueella. VPF-amplitudin ja sen harmoniset tarjoaa kriittistä diagnostiikkatietoa juoksupyörän kunnosta, hydraulisesta suorituskyvystä ja välysongelmista.

Laskelma ja tyypilliset arvot

Kaava

• VPF = Nv × N / 60
• Jossa Nv = juoksupyörän siipien lukumäärä
• N = akselin nopeus (RPM)
• Tulos hertseinä

Esimerkkejä

Pieni pumppu

• 5 siipeä nopeudella 3500 rpm
• VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz

Suuri prosessipumppu

• 7 siipeä nopeudella 1750 rpm
• VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz

Suurnopeuspumppu

• 6 siipeä nopeudella 4200 rpm
• VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz

Tyypilliset siivekkeiden lukumäärät

• Keskipakopumput: 3–12 siipeä (yleisimpiä 5–7)
• Pienet pumput: Vähemmän siipiä (3–5)
• Suuret pumput: Lisää siipiä (7–12)
• Korkeapainepumput: Lisää siipiä energiansiirtoon

Fyysinen mekanismi

Painepulssit

VPF syntyy hydraulisista paineenvaihteluista:

1. Jokainen juoksupyörän siipi kuljettaa nestettä suurella nopeudella
2. Kun siipi ohittaa kierukkamaisen veden, syntyy painepulssi
3. Paine-ero siiven yli muuttuu nopeasti
4. Luo voimapulssin juoksupyörään ja koteloon
5. Nv-siivillä esiintyy Nv-pulsseja kierrosta kohden
6. Pulsaatiotaajuus = siiven läpivirtausnopeus = VPF

Suunnittelupisteessä (BEP)

• Virtauskulma vastaa siiven kulmaa
• Tasainen virtaus, minimaalinen turbulenssi
• VPF-amplitudi kohtalainen ja vakaa
• Optimaalinen paineenjakauma

Suunnittelupisteen ulkopuolella

• Virtauskulma ei vastaa siiven kulmaa
• Lisääntynyt turbulenssi ja virtauksen erottuminen
• Korkeammat painepulssit
• Kohonnut VPF-amplitudi
• Mahdolliset lisätaajuuskomponentit

Diagnostinen tulkinta

Normaali VPF-amplitudi

• Pumppu parhaimmalla hyötysuhteella (BEP)
• VPF-amplitudi vakaa ajan kuluessa
• Tyypillisesti 10-30%, jonka värähtelyamplitudi on 1×
• Puhdas spektri minimaalisilla harmonisilla

Kohonnut VPF osoittaa

BEP-käytössä

• Pienen virtauksen käyttö (< 70% BEP) lisää VPF:ää
• Suuri virtaus (> 120% BEP) nostaa myös VPF:ää
• Optimaalinen toiminta BEP:n jännitteellä 80–110%

Juoksupyörän ja kotelon välisen välyksen ongelmat

• Kuluneet kulutusrenkaat lisäävät välystä
• Juoksupyörän siirtymä laakerin kulumisesta
• VPF-amplitudi kasvaa liiallisen välyksen myötä
• Suorituskyvyn heikkeneminen (sisäinen kierto)

Juoksupyörän vauriot

• Rikkoutuneet tai säröillä olevat siivet aiheuttavat epäsymmetriaa
• VPF-amplitudi sivunauhat ±1× nopeudella
• Eroosio tai kertyminen siivekkeisiin
• Vierasesineiden aiheuttamat vahingot

Hydraulinen resonanssi

• VPF vastaa akustista resonanssia putkistossa tai kotelossa
• Dramaattinen amplitudin vahvistus
• Voi aiheuttaa rakenteellista tärinää ja melua
• Saattaa vaatia järjestelmämuutoksia

VPF-harmoniset yliaallot

2×VPF ja korkeampi

Useat harmoniset yliaallot osoittavat ongelmia:

• 2×VPF läsnä: Epätasainen siipiväli, juoksupyörän epäkeskisyys
• Useita harmonisia: Voimakas hydraulinen turbulenssi, siiven vaurioituminen
• Liialliset amplitudit: Väsymysmurtumien mahdollisuus

Subharmonikot

• Murtolukuiset VPF-komponentit (VPF/2, VPF/3)
• Osoittaa virtauksen epävakaisuuden
• Pyörivät karsinat tai erotuskammiot
• Yleinen erittäin pienillä virtausnopeuksilla

Seuranta ja trendien seuranta

Perustason perustaminen

• Kirjaa VPF ylös, kun pumppu on uusi tai juuri huollettu
• Dokumentti suunnittelun toimintapisteessä
• Normaalin VPF/1× amplitudisuhteen määrittäminen
• Aseta hälytysrajat (tyypillisesti 2–3 × VPF-amplitudin perustaso)

Trendiparametrit

• VPF-amplitudi: Seuraa ajan kuluessa, lisääntyvä arvo viittaa kehittyvään ongelmaan
• VPF/1× Suhde: Pitäisi pysyä suhteellisen vakiona
• Harmoninen sisältö: 2×VPF:n ja 3×VPF:n ulkonäkö tai kasvu
• Sivukaistojen kehitys: ±1× sivunauhojen syntyminen VPF:n ympärille

Käyttöolosuhteiden korrelaatio

• Seuraa VPF:ää vs. virtausnopeutta
• Optimaalisen toiminta-alueen tunnistaminen (vähintään VPF)
• Havaitse, kun toimintapiste on siirtynyt
• Korreloi suorituskyvyn heikkenemisen kanssa

Korjaavat toimenpiteet

Kohonneelle VPF:lle

Toimintapisteen optimointi

• Säädä virtausta, jotta pumppu tuodaan lähemmäs BEP-arvoa
• Kaasuvivun poisto tai järjestelmän vastusten säätö
• Varmista, että imuolosuhteet ovat riittävät

Mekaaninen korjaus

• Vaihda kuluneet kulutusrenkaat (palauta välykset)
• Vaihda kulunut tai vaurioitunut juoksupyörä
• Korjaa laakeriongelmat, jotka aiheuttavat juoksupyörän siirtymisen
• Varmista juoksupyörän oikea asento (aksiaalinen ja radiaalinen)

Hydrauliset parannukset

• Paranna tuloputkiston suunnittelua (vähennä esipyörrettä ja turbulenssia)
• Asenna tarvittaessa virtauksen oikaisulaitteet
• Varmista riittävä NPSH-marginaali
• Poistaa ilman sisäänpääsyn

Suhde muihin taajuuksiin

VPF vs. BPF

• Termejä käytetään usein vaihtokelpoisesti pumppujen ja tuulettimien välillä
• VPF: Suositeltu termi pumpuille (siivet nesteessä)
• BPF: Suositeltu termi tuulettimille (siivet ilmassa)
• Laskenta- ja diagnostiikkamenetelmät identtiset

VPF vs. juoksunopeus

• VPF = Nv × (käyntinopeustaajuus)
• VPF aina korkeampi taajuus kuin 1×
• 7-siipiselle juoksupyörälle VPF = 7 × käyntinopeustaajuus

Siipien ohitustaajuus on keskipakopumppujen hydraulisen värähtelyn perustavanlaatuinen komponentti. VPF-laskennan ymmärtäminen, normaalien ja kohonneiden amplitudien tunnistaminen sekä VPF-kuvioiden korrelointi käyttöolosuhteiden ja pumpun kunnon kanssa mahdollistaa tehokkaan pumpun diagnostiikan ja ohjaa päätöksiä käyttöpisteen optimoinnista, välyksen palauttamisesta ja juoksupyörän vaihdosta.

---

← Takaisin päähakemistoon