הבנת טורבולנציה בניתוח ויברציות

הגדרה: מהי טורבולנציה?

בהקשר של ניתוח ויברציות, מְעַרבּוֹלֶת מתייחס לזרימה כאוטית, אקראית ולא יציבה של נוזל (נוזל או גז) דרך מכונה, כגון משאבה, מאוורר או טורבינה. זרימה לא יציבה זו יוצרת תנודות לחץ הפועלות כפונקציית כפייה, וגורמות לרעידות אקראיות בתדר נמוך במבנה המכונה.

בניגוד לכוחות המחזוריים והבודדים הנגרמים על ידי לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל אוֹ חוסר יישור, הרטט מהטורבולנציה אינו מתרחש בתדר חד יחיד. במקום זאת, הוא מופיע כ"גבנון" של אנרגיה רחבת פס, לא סינכרונית ב ספקטרום FFT.

מאפייני רעידות טורבולנציה

• תֶדֶר: זוהי תופעה בתדר נמוך, המתרחשת בדרך כלל מתחת ל-10-20 הרץ והרבה מתחת למהירות הפעולה של המכונה.
• אופי פס רחב: זה לא מייצר שיא חד וברור. במקום זאת, זה מעלה את רצפת הרעש באזור התדרים הנמוכים של הספקטרום, המתואר לעתים קרובות כ"גבנון אקראי" או "ערימת שחת".
• אקראי ולא מחזורי: הרטט אינו קבוע. האמפליטודה והפאזה משתנות באופן קבוע ואקראי. כאשר מסתכלים על זה ב צורת גל זמן, זה נראה כאות כאוטי, לא חוזר על עצמו.
• כיוון: הרטט הוא בדרך כלל רדיאלי ויכול להופיע הן בכיוונים אופקיים והן בכיוונים אנכיים.

גורמים נפוצים למערבולות

טורבולנציה היא בעיה הידראולית או אווירודינמית הנגרמת כתוצאה מהפרעות בזרימה החלקה והמתוכננת של הנוזל. גורמים נפוצים כוללים:

• פעולה הרחק מנקודת היעילות הטובה ביותר (BEP): משאבות ומאווררים מתוכננים לפעול בצורה היעילה והחלקה ביותר בנקודה ספציפית בעקומת הביצועים שלהם. הפעלתם בקצב זרימה גבוה או נמוך משמעותית מה-BEP תגרום לנוזל לזרום בצורה לא יעילה, וליצור טורבולנציה.
• חסימות בנתיב הזרימה: כל דבר שחוסם או משבש את נתיב הנוזל עלול לגרום למערבולות. זה כולל צנרת שתוכננה בצורה גרועה (למשל, כיפופים חדים ממש לפני פתח היניקה של המשאבה), שסתומים סגורים חלקית, מסננים סתומים או חפצים זרים.
• סחיבת אוויר או קוויטציה: נוכחות של בועות אוויר בנוזל (סחיפה) או היווצרות וקריסה של בועות אדים (קביטציה) יוצרות תנאים טורבולנטיים ואימפולסיביים ביותר, אשר יוצרים ויברציות אקראי משמעותיות.
• תכנון גרוע של אגן או כניסת צינור: במשאבות, אגן ניקוז שאינו מתוכנן בצורה גרועה יכול ליצור מערבולות שמכניסות אוויר וסערות לתוך יניקת המשאבה.

אבחון ובידול

המפתח לאבחון טורבולנציה הוא אופייה האקראי, רחב-הפס ובעל תדר נמוך. אנליסט מנוסה יכול לעתים קרובות לזהות אותה על ידי התבוננות באופי ה"לא יציב" וה"פועם" של הרטט במכונה עצמה.

חשוב להבדיל בין טורבולנציה לבין בעיות אחרות בתדר נמוך:

• רפיון מכני: רפיון יוצר גם רעש פס רחב, אך הוא מאופיין לעתים קרובות על ידי רצפת רעש מוגברת על פני כל הספקטרום והרמוניות ברורות של מהירות ריצה, אשר נעדרות בטורבולנציה טהורה.

– מערבולת שמן: זהו שיא תת-סינכרוני מובהק ב-~0.4-0.48X, לא גבנון רחב של אנרגיה אקראית.

– שִׁפשׁוּף: שפשוף יכול לייצר מגוון רחב של תדרים, אך לעתים קרובות הוא כולל הרמוניות ותת-הרמוניות רבות בתדר גבוה, וצורת הגל בזמן עשויה להראות שיאים קטומים או גזורים.

מכיוון שטורבולנציה היא בעיה הקשורה לתהליך, ולא תקלה מכנית, הפתרון בדרך כלל כרוך בתיקון הבעיה התפעולית או הבעיה בתכנון המערכת. זה עשוי לכלול התאמת נקודת ההפעלה של המשאבה או המאוורר, פתיחת שסתומים, ניקוי מסננים או שינוי תכנון הצנרת.

← חזרה לאינדקס הראשי