A turbulencia megértése a rezgésanalízisben

Definíció: Mi a turbulencia?

A rezgésanalízis kontextusában turbulencia Egy folyadék (folyadék vagy gáz) kaotikus, véletlenszerű és instabil áramlását jelenti egy gépen, például egy szivattyún, ventilátoron vagy turbinán keresztül. Ez a szabálytalan áramlás nyomásingadozásokat hoz létre, amelyek kényszerítő funkcióként működnek, alacsony frekvenciájú, véletlenszerű rezgést indukálva a gép szerkezetében.

A diszkrét, periodikus erőkkel ellentétben, amelyeket a kiegyensúlyozatlanság vagy eltérés, a turbulencia okozta rezgés nem egyetlen, éles frekvencián jelentkezik. Ehelyett szélessávú, nem szinkron energia „púpjaként” jelenik meg a FFT spektrum.

A turbulencia rezgés jellemzői

• Frekvencia: Ez egy alacsony frekvenciájú jelenség, amely jellemzően 10-20 Hz alatt és jóval a gép üzemi sebessége alatt fordul elő.
• Szélessávú kapcsolat természete: Nem hoz létre éles, különálló csúcsot. Ehelyett megemeli a zajszintet a spektrum alacsony frekvenciájú tartományában, amit gyakran „véletlenszerű púpként” vagy „szénakazlaként” emlegetnek.
• Véletlenszerű és nem periodikus: A rezgés nem állandó. Az amplitúdó és a fázis folyamatosan és véletlenszerűen ingadozik. A képből nézve időhullám, kaotikus, nem ismétlődő jelként jelenik meg.
• Irány: A rezgés jellemzően radiális, és mind vízszintes, mind függőleges irányban előfordulhat.

A turbulencia gyakori okai

A turbulencia egy hidraulikai vagy aerodinamikai probléma, amelyet a folyadék sima, tervezett áramlásának zavarai okoznak. Gyakori okok a következők:

• A legjobb hatásfokú ponttól (BEP) eltérő működés: A szivattyúkat és ventilátorokat úgy tervezték, hogy a teljesítménygörbéjük egy adott pontján a leghatékonyabban és legsimábban működjenek. Ha a BEP-nél lényegesen magasabb vagy alacsonyabb áramlási sebességgel üzemeltetik őket, az a folyadék nem hatékony áramlását okozza, ami turbulenciát okoz.
• Akadályok az áramlási útvonalon: Bármi, ami akadályozza vagy megzavarja a folyadék útját, turbulenciát okozhat. Ide tartoznak a rosszul tervezett csövek (pl. éles kanyarok közvetlenül a szivattyú szívónyílása előtt), a részben zárt szelepek, az eltömődött szűrők vagy az idegen tárgyak.
• Levegőbeszívás vagy kavitáció: A folyadékban lévő légbuborékok jelenléte (elragadás) vagy a gőzbuborékok kialakulása és összeomlása (kavitáció) rendkívül turbulens és impulzív körülményeket hoz létre, amelyek jelentős véletlenszerű rezgést generálnak.
• Rossz olajteknő vagy bemeneti nyílás kialakítás: A szivattyúkban a rosszul megtervezett szivattyúakna örvényeket hozhat létre, amelyek levegőt és turbulenciát juttatnak a szivattyú szívócsövébe.

Diagnózis és differenciálás

A turbulencia diagnosztizálásának kulcsa a véletlenszerű, szélessávú és alacsony frekvenciájú jellege. Egy tapasztalt elemző gyakran azonosítani tudja a gép rezgésének „ingatag” és „lüktető” jellegének megfigyelésével.

Fontos megkülönböztetni a turbulenciát más alacsony frekvenciájú problémáktól:

• Mechanikai lazaság: A lazaság szintén szélessávú zajt okoz, de gyakran jellemzi a teljes spektrumon megemelkedett zajszint és a futási sebesség különálló felharmonikusai, amelyek a tiszta turbulenciában hiányoznak.

– Olajörvény: Ez egy jól elkülöníthető szubszinkron csúcs ~0,4-0,48X között, nem pedig egy széles, véletlenszerű energiájú púp.

– Dörzsölés: A dörzsölés széles frekvenciatartományt generálhat, de gyakran sok nagyfrekvenciás felharmonikust és szubharmonikust tartalmaz, és az időhullámforma csonkolt vagy levágott csúcsokat mutathat.

Mivel a turbulencia egy folyamattal kapcsolatos probléma, nem mechanikai hiba, a megoldás jellemzően a működési vagy rendszertervezési probléma kijavítását foglalja magában. Ez magában foglalhatja a szivattyú vagy ventilátor üzempontjának beállítását, a szelepek kinyitását, a szűrők tisztítását vagy a csővezeték-kialakítás módosítását.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez