Կավիտացիայի ախտորոշում
Կավիտացիա քայքայիչ երևույթ է, որը տեղի է ունենում պոմպեր և այլ հիդրավլիկ համակարգերում. հեղուկում գոլորշու փրփուրների արագ առաջացում և կտրուկ փլուզում (իմպլոզիա)։ Այն տեղի է ունենում, երբ հեղուկի տեղային ստատիկ ճնշումը իջնում է գոլորշու ճնշումից ցածր, ուստի հեղուկը պահպանում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և այնուհետև վերականգնվում է ճնշման վերականգնման ժամանակ։ Թեև այն հաճախ նկարագրվում է որպես “սուսուփոց” կամ “բիլիարդի գնդակների ճռճռոց” ձայն, կավիտացիան է տատանում և կարող է առաջացնել լուրջ, էրոզիոն վնաս աշխատանքային անիվներին և իրաններին։ Հիմնականում, դա հիդրոդինամիկ խնդիր է, այլ ոչ թե մեխանիկական — սակայն այն հեշտությամբ հայտնաբերվում է տատանումների վերլուծություն, ինչը դարձնում է դասական օրինակ տատանումների օգտագործման համար գործընթացի թերությունը ախտորոշելու համար։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է կավիտացիան
Կավիտացիայի ֆիզիկան հիմնված է տեղային ճնշման և գոլորշու ճնշման միջև կապի վրա։ Պոմպի ներսում հեղուկը արագանում է, երբ մտնում է աշխատանքային անիվի աչք, և Բեռնուլիի սկզբունքով այդ արագացումը իջեցնում է տեղային ճնշումը։ Եթե ճնշումը իջնում է հեղուկի գոլորշու ճնշումից ցածր, ապա փոքրիկ գոլորշու խոռոչներ են առաջանում։ Դրանք գոյատևում են մինչև հոսքը դրանք տեղափոխում է ավելի բարձր ճնշման շրջան — սովորաբար մի քանի միլիմետր ավելի հեռու թիակի երկայնքով — որտեղ դրանք գրեթե ակնթարթորեն փլուզվում են։ Յուրաքանչյուր փլուզում միկրոսկոպիկ իմպլոզիա է, որը արձակում է կտրուկ ճնշման ցատկ և բարձր հաճախականության էներգիայի պայթյուն։ Բազմապատկեք դա յուրաքանչյուր վայրկյան առաջացող հազարավոր փրփուրներով, և կուտակված ազդեցությունը լսելի աղմուկ և չափելի տատանումներ են, մետաղի մակերեսների դանդաղ, անդադար խոռոչների հետ միասին։
2. Կավիտացիայի երկու տեսակները
ա) Ծծման կավիտացիա
Սա ամենատարածված ձևն է։ Այն տեղի է ունենում, երբ պոմպը “քաղցած” է հեղուկից — այսինքն, երբ Կարգավորված դրական ծծման գլխի (NPSHa) իջնում է պոմպի կողմից պահանջվող Կարգավորված դրական ծծման գլխի (NPSHr) ցածր։
- Մեխանիզմ: աշխատանքային անիվի աչքի ցածր ճնշումը հեղուկը եռացնում է, առաջացնելով գոլորշու փրփուրներ։ Երբ այս փրփուրները տեղափոխվում են աշխատանքային անիվի թիակների երկայնքով ավելի բարձր ճնշման շրջաններ, դրանք կտրուկ փլուզվում են։
- Պատճառներ: ճաքված ծծման ֆիլտր կամ շտրաին, մասնակի փակ ծծման փական, ծծման գիծ, որը չափազանց երկար է կամ չափազանց փոքր տրամագիծ ունի, կամ պոմպ, որը պահանջվում է հեղուկը բարձրացնել չափազանց մեծ բարձրությունից։
Ծծման կողմի շեղումը հիմնականում NPSH խնդիր է, ուստի, երբ նախագծում կամ խնդիրների լուծում է կատարվում, օգնում է թվերը ակնհայտորեն ստուգել; մեր NPSH հաշվիչ հաշվարկում է հասանելի գլուխը և ցույց է տալիս, թե որքան մոտ է համակարգը կավիտացիայի շեմին։
բ) Դուրսբերի կավիտացիա
Սա ավելի հազվադեպ է և տեղի է ունենում, երբ պոմպի դուրսբերի ճնշումը չափազանց բարձր է, ինչը խանգարում է հեղուկի դուրս հոսելուն պոմպից։
- Մեխանիզմ: հեղուկը թակարդվում է աշխատանքային անիվի թիակների միջև և վերաշրջանառվում է բարձր արագությամբ, ստեղծելով ցածր ճնշման վակուումային գոտի, որտեղ փրփուրներ են առաջանում։ Այդ փրփուրները այնուհետև իմպլոդացվում են, երբ դուրս են գալիս ցածր ճնշման շրջանից։
- Պատճառներ: արգելափակված կամ փակ արտանետման փական, կամ “մահացած գլխի” դեմ պոմպավորում — ամբողջությամբ արգելափակված արտանետման գիծ։
Արտանետման կավիտացիայի հետևում բարձր արագությամբ ներքին վերաշրջանառությունը սերտորեն կապված է հոսքի վերաշրջանառություն, մեկ այլ ցածր հոսքի անկայունություն, որը կիսում է նույն ախտանիշների մի մասը և մի քանիսից մեկն է սենտրիֆուգային պոմպի դեֆեկտներ վերլուծաբանը սովորում է տարբերակել։
3. Կավիտացիայի տատանումների բնորոշ նշանը
Հազարավոր փոքրիկ գոլորշու փրփուրների կտրուկ իմպլոզիան մեկ, մաքուր հաճախականություն չի առաջացնում։ Փոխարենը այն ստեղծում է շատ առանձնահատուկ տատանումների սիգնատուրա.
- Բարձր հաճախականության լայնաշերտ աղմուկ. հիմնական ցուցանիշը FFT սպեկտր-ի “աղմուկի հատակի” նշանակալի աճն է, հատկապես բարձր հաճախականություններում (սովորաբար 2,000 Հց-ից բարձր)։ Այն հայտնվում է որպես պատահական էներգիայի լայն “բլթակ”, այլ ոչ թե որպես առանձին գագաթներ։
- Պատահական և անկայուն. տատանումները պատահական և ոչ պարբերական են — ինչը ճիշտն ասած, ինչու դրանք սուր գծեր չեն առաջացնում — և ընդհանուր ամպլիտուդը կարող է նկատելիորեն տատանվել պահից պահ։ Այս պատահականությունն է, որը կավիտացիան տարբերակում է սովորական հոսքի տուրբուլենտություն, որը ձգտում է ավելի թույլ և ցածր հաճախականության լինել։
- Թիակի անցման հաճախականության հնարավոր հարմոնիկներ. մի քանի դեպքերում պատահական էներգիան կարող է գրգռել պտուտակի անցման հաճախություն (BPF = թիակների քանակ × աշխատանքային արագություն) և դրա հարմոնիկները, բայց գերիշխող առանձնահատկությունը մնում է լայնաշերտ աղմուկի հատակը։ Պոմպերի վրա այս նույն բաղադրիչը հաճախ կոչվում է թիակների անցման հաճախություն.
Քանի որ էներգիան լայնաշերտ և իմպուլսային է, կրկնվող ազդեցություններին հարմարեցված մեթոդները կարող են սրել ախտորոշումը. պարուրիչի վերլուծություն և մետրիկաներ, ինչպիսիք են գագաթնային գործակից ուժեղ են արձագանքում փրփուրների արագ փլուզման անցումային պրոցեսներին։ Եթե կավիտացիան թողնվի զարգանալու, այն կարող է առաջացնել երկրորդային վնաս — աշխատանքային անիվի էրոզիա — որն այնուհետև ներմուծում է իսկական մեխանիկական անհավասարակշռություն , որը հայտնվում է որպես բարձր 1× գագաթ, օգտակար հիշեցում, որ մեկ թերությունը կարող է մեկ այլ ծնել։
4. Հաստատում
Քանի որ սիգնատուրան պատահական աղմուկի է, այն կարող է շփոթվել այլ շրջանառության կամ հոսքի հետ կապված աղբյուրների հետ, ուստի հաստատումը արժեքավոր է, քանի դեռ շահագործմանը չեք պարտավորվում.
- Լսում. կավիտացիան հաճախ առաջացնում է առանձնահատուկ լսելի ձայն, ինչպես ճաքճք կամ բիլիարդի գնդակներ, որոնք պոմպի ներսում են պտտվում — հաճախ առաջին հուշումն է, որ օպերատորը նկատում է հատակին։
- Գործընթացի փոփոխություններ. կասկածելի ծծման կավիտացիայի համար, զգուշորեն և դանդաղ բացել մասնակի փակ ծծման փականը, կամ մաքրել ծծման շտրաինը, պետք է անմիջապես նվազեցնի կամ վերացնի բարձր հաճախականության աղմուկը։ Այս նպատակային փոփոխություն-և-դիտարկում թեստը հասանելի ամենաարդյունավետ հաստատումներից մեկն է, քանի որ այն ուղղակիորեն մանիպուլյացնում է հիդրավլիկ պատճառը։
Կարևոր է կավիտացիան արագ լուծել։ Յուրաքանչյուր իմպլոզիա գործում է որպես միկրոսկոպիկ ջրային մուրճ, խիզախելով աշխատանքային անիվի թիակները և պոմպի վոլուտը և հանգեցնելով ժամանակից շուտ փոքրացման։ Դաշտում գործնական աշխատանքային հոսքը հաստատել լայնաշերտ սիգնատուրան տատանումների վերլուծիչի վրա, վերացնել հիդրավլիկ պատճառը և այնուհետև հաստատել, որ մեքենան վերադարձել է մաքուր մեխանիկական վիճակի։ Կրելի երկու ալիքային գործիք, ինչպիսին է Balanset-1A լավ հարմարված է այդ վերջին քայլին. միանգամից գործընթացի թերությունը բուժվելուց հետո, այն չափում է 1× ամպլիտուդ և փուլ պոմպի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային արագությամբ, ուստի ցանկացած մնացորդային անհավասարակշռություն , որը թողնվել է էրոզիայի կողմից, կարող է քանակականացվել և ուղղվել տեղում բալանսավորում.
