Razumijevanje turbulencije u analizi vibracija

Definicija: Što je turbulencija?

U kontekstu analize vibracija, turbulencija odnosi se na kaotičan, slučajan i nestabilan tok fluida (tekućine ili plina) kroz stroj, kao što je pumpa, ventilator ili turbina. Ovaj nepravilan tok stvara fluktuacije tlaka koje djeluju kao prisilna funkcija, izazivajući niskofrekventne, slučajne vibracije u strukturi stroja.

Za razliku od diskretnih, periodičnih sila uzrokovanih neravnoteža ili neusklađenost, vibracija od turbulencije ne javlja se na jednoj, oštroj frekvenciji. Umjesto toga, pojavljuje se kao "grba" širokopojasne, nesinkrone energije u FFT spectrum.

Karakteristike turbulentnih vibracija

• Frekvencija: To je niskofrekventna pojava, koja se obično javlja ispod 10-20 Hz i znatno ispod brzine rada stroja.
• Priroda širokopojasnog interneta: Ne proizvodi oštar, izrazit vrh. Umjesto toga, podiže razinu šuma u niskofrekventnom području spektra, često opisanom kao "slučajna grba" ili "plast sijena".
• Slučajni i neperiodični: Vibracija nije stabilna. Amplituda i faza stalno i nasumično fluktuiraju. Kada se gleda u vremenski valni oblik, pojavljuje se kao kaotičan, neponavljajući signal.
• Smjer: Vibracija je obično radijalna i može biti prisutna u horizontalnom i vertikalnom smjeru.

Uobičajeni uzroci turbulencije

Turbulencija je hidraulički ili aerodinamički problem uzrokovan poremećajima u glatkom, predviđenom toku fluida. Uobičajeni uzroci uključuju:

• Rad izvan točke najbolje učinkovitosti (BEP): Pumpe i ventilatori dizajnirani su za najučinkovitiji i najglatkiji rad u određenoj točki na svojoj krivulji performansi. Rad s znatno većim ili nižim protokom od najbolje radne točke uzrokovat će neučinkovit protok tekućine, stvarajući turbulencije.
• Prepreke na putu protoka: Sve što ometa ili remeti put tekućine može uzrokovati turbulenciju. To uključuje loše dizajnirane cijevi (npr. oštre zavoje neposredno prije usisnog otvora pumpe), djelomično zatvorene ventile, začepljena sita ili strane predmete.
• Uvlačenje zraka ili kavitacija: Prisutnost mjehurića zraka u tekućini (uvlačenje) ili stvaranje i kolaps mjehurića pare (kavitacija) stvara vrlo turbulentne i impulzivne uvjete, koji generiraju značajne nasumične vibracije.
• Loš dizajn kartera ili ulaza: U pumpama, loše dizajnirana sabirna jama može stvoriti vrtloge koji unose zrak i turbulenciju u usis pumpe.

Dijagnoza i diferencijacija

Ključ za dijagnosticiranje turbulencije je njezina slučajna, širokopojasna i niskofrekventna priroda. Iskusni analitičar često je može prepoznati promatranjem „nestabilne“ i „pulsirajuće“ prirode vibracija na samom stroju.

Važno je razlikovati turbulenciju od drugih problema niske frekvencije:

• Mehanička labavost: Raširenost također stvara širokopojasni šum, ali ga često karakterizira povišeni prag šuma u cijelom spektru i izraziti harmonici brzine trčanja, koji su odsutni kod čiste turbulencije.

– Uljni vrtlog: Ovo je izraziti subsinkroni vrh na ~0,4-0,48X, a ne široka grba slučajne energije.

– Trljanje: Trljanje može generirati širok raspon frekvencija, ali često uključuje mnoge visokofrekventne harmonike i subharmonike, a vremenski valni oblik može pokazivati skraćene ili odrezane vrhove.

Budući da je turbulencija problem povezan s procesom, a ne mehanički kvar, rješenje obično uključuje ispravljanje operativnog problema ili problema u dizajnu sustava. To može uključivati podešavanje radne točke pumpe ili ventilatora, otvaranje ventila, čišćenje filtera ili modificiranje dizajna cjevovoda.

← Natrag na glavni indeks