Razumijevanje frekvencije prolaska lopatica
Definicija: Što je frekvencija prolaska lopatica?
Frekvencija prolaska lopatica (VPF, također nazvana frekvencija lopatica impelera ili jednostavno prolaz lopatica) je frekvencija kojom lopatice rotirajućeg impelera pumpe prolaze pored stacionarne referentne točke kao što je spiralni otvor (jezičak), lopatice difuzora ili elementi kućišta. Izračunava se kao broj lopatica impelera pomnožen s frekvencijom rotacije osovine (VPF = Broj lopatica × RPM / 60). To je ekvivalent pumpe frekvencija prolaska lopatice u navijačima.
VPF je dominantni hidraulički vibracija izvor u centrifugalnim pumpama, obično se pojavljuje u rasponu od 100-500 Hz za industrijske pumpe. Praćenje amplitude VPF-a i njegove harmonici pruža ključne dijagnostičke informacije o stanju rotora, hidrauličkim performansama i problemima s razmakom.
Izračun i tipične vrijednosti
Formula
- VPF = Nv × N / 60
- Gdje je Nv = broj lopatica impelera
- N = brzina osovine (o/min)
- Rezultat u Hz
Primjeri
Mala pumpa
- 5 lopatica pri 3500 okretaja u minuti
- VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz
Velika procesna pumpa
- 7 lopatica pri 1750 okretaja u minuti
- VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz
Brza pumpa
- 6 lopatica pri 4200 okretaja u minuti
- VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz
Tipičan broj lopatica
- Centrifugalne pumpe: 3-12 lopatica (5-7 najčešće)
- Male pumpe: Manje lopatica (3-5)
- Velike pumpe: Više lopatica (7-12)
- Visokotlačne pumpe: Više lopatica za prijenos energije
Fizički mehanizam
Pulsacije tlaka
VPF nastaje zbog promjena hidrauličkog tlaka:
- Svaka lopatica impelera prenosi tekućinu velikom brzinom
- Dok lopatica prolazi pored spiralnog kanala, stvara se impuls tlaka
- Razlika tlaka na lopaticama se brzo mijenja
- Stvara impuls sile na rotoru i kućištu
- S Nv lopaticama, javlja se Nv impulsa po okretu
- Frekvencija pulsiranja = brzina prolaza lopatice = VPF
U točki projektiranja (BEP)
- Kut protoka odgovara kutu lopatice
- Glatki protok, minimalna turbulencija
- Amplituda VPF-a umjerena i stabilna
- Optimalna raspodjela tlaka
Izvan projektne točke
- Kut protoka nije usklađen s kutom lopatice
- Povećana turbulencija i odvajanje strujanja
- Veće pulsacije tlaka
- Povišena amplituda VPF-a
- Moguće dodatne frekvencijske komponente
Dijagnostička interpretacija
Normalna amplituda VPF-a
- Pumpa u točki najbolje učinkovitosti (BEP)
- Amplituda VPF-a stabilna tijekom vremena
- Tipično 10-30% amplitude vibracija 1×
- Čist spektar s minimalnim harmonicima
Povišeni VPF ukazuje na
Rad izvan BEP-a
- Rad s niskim protokom (< 70% BEP) povećava VPF
- Visok protok (> 120% BEP) također povisuje VPF
- Optimalni rad na 80-110% BEP-a
Problemi s razmakom između impelera i kućišta
- Istrošeni prstenovi za habanje povećavaju razmak
- Pomak rotora zbog trošenja ležaja
- Amplituda VPF-a se povećava s prekomjernim razmakom
- Smanjenje performansi (unutarnja recirkulacija)
Oštećenje impelera
- Slomljene ili napukle lopatice stvaraju asimetriju
- VPF amplituda s bočni pojasevi pri brzini ±1×
- Erozija ili nakupljanje na lopaticama
- Oštećenje stranim predmetom
Hidraulična rezonancija
- VPF odgovara akustičnoj rezonanciji u cjevovodima ili kućištima
- Dramatično pojačanje amplitude
- Može uzrokovati strukturne vibracije i buku
- Može zahtijevati modifikacije sustava
VPF harmonici
2×VPF i više
Višestruki harmonici ukazuju na probleme:
- 2×VPF prisutan: Nejednolik razmak lopatica, ekscentricitet impelera
- Višestruki harmonici: Jaka hidraulična turbulencija, oštećenje lopatica
- Prekomjerne amplitude: Potencijal kvarova uzrokovanih zamorom
Subharmonici
- Frakcijske VPF komponente (VPF/2, VPF/3)
- Označava nestabilnosti protoka
- Rotirajući štandovi ili ćelije za odvajanje
- Uobičajeno pri vrlo niskim protocima
Praćenje i trendovi
Uspostavljanje osnovnih vrijednosti
- Zabilježite VPF kada je pumpa nova ili nedavno remontirana
- Dokument u radnoj točki projektiranja
- Uspostaviti normalan omjer amplitude VPF/1×
- Postavite granice alarma (obično 2-3× amplituda osnovne VPF vrijednosti)
Trendovi u parametrima
- Amplituda VPF-a: Pratite tijekom vremena, povećanje ukazuje na razvoj problema
- Omjer VPF/1×: Trebao bi ostati relativno konstantan
- Harmonijski sadržaj: Pojava ili rast 2×VPF, 3×VPF
- Razvoj bočnog pojasa: Pojava ±1× bočnih pojaseva oko VPF-a
Korelacija operativnih uvjeta
- Praćenje VPF-a u odnosu na brzinu protoka
- Odredite optimalnu radnu zonu (minimalni VPF)
- Otkrivanje pomaka radne točke
- Korelacija s degradacijom performansi
Korektivne mjere
Za povišeni VPF
Optimizacija operativne točke
- Podesite protok kako biste pumpu približili BEP-u
- Ispuštanje gasa ili podešavanje otpora sustava
- Provjerite jesu li uvjeti usisavanja adekvatni
Mehanička korekcija
- Zamijenite istrošene prstenove za habanje (obnovite zazore)
- Zamijenite istrošeni ili oštećeni impeler
- Ispravljanje problema s ležajevima omogućuje pomicanje impelera
- Provjerite pravilan položaj impelera (aksijalni i radijalni)
Hidraulična poboljšanja
- Poboljšati dizajn ulaznih cijevi (smanjiti prethodno vrtloženje i turbulenciju)
- Po potrebi ugradite ispravljače protoka
- Provjerite odgovarajuću marginu NPSH-a
- Uklonite uvlačenje zraka
Odnos prema drugim frekvencijama
VPF u odnosu na BPF
- Izrazi koji se često koriste naizmjenično za pumpe i ventilatore
- VPF: Preferirani naziv za pumpe (krilca u tekućini)
- BPF: Preferirani naziv za ventilatore (lopatice u zraku)
- Izračun i dijagnostički pristup identični
VPF u odnosu na brzinu trčanja
- VPF = Nv × (frekvencija brzine rada)
- VPF uvijek veća frekvencija od 1×
- Za impeler sa 7 lopatica, VPF = 7 × frekvencija brzine rada
Frekvencija prolaska lopatica temeljna je hidraulična komponenta vibracija u centrifugalnim pumpama. Razumijevanje izračuna VPF-a, prepoznavanje normalnih i povišenih amplituda te korelacija VPF obrazaca s radnim uvjetima i stanjem pumpe omogućuje učinkovitu dijagnostiku pumpe i vodi do odluka o optimizaciji radne točke, obnavljanju zračnosti i zamjeni impelera.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 