Comprensione dei difetti dei ventilatori

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,358.31

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$107.47

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$148.07

Dispositivi

Balanset-4

$8,123.32

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.93

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.94

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definizione: Cosa sono i difetti della ventola?

Difetti della ventola sono guasti nei ventilatori e nei soffiatori industriali, compresi danni alle pale (crepe, erosione, accumuli), sbilanciare da perdita o accumulo di materiale, instabilità aerodinamiche (stallo, impennata), problemi strutturali (pale allentate, mozzi incrinati) e guasti ai cuscinetti/trasmissione. Questi difetti creano caratteristiche vibrazione modelli dominati da frequenza di passaggio della lama e le sue armoniche, insieme alla vibrazione di squilibrio 1× e alle pulsazioni aerodinamiche a bassa frequenza.

I ventilatori sono onnipresenti negli impianti industriali (HVAC, raffreddamento di processo, aria di combustione, movimentazione materiali) e i loro guasti possono influire sulla produzione, sulla sicurezza (ventilazione) e sull'efficienza energetica. La conoscenza dei difetti specifici dei ventilatori e delle tecniche di monitoraggio consente una manutenzione efficace e previene guasti catastrofici delle pale.

Difetti comuni delle ventole

1. Danni ed erosione della lama

Accumulo di materiale

• Causa: Polvere, calcare o materiale di processo che si accumula sulle lame
• Effetto: Crea squilibrio di massa, modifica l'aerodinamica
• Sintomo: Aumento di 1× vibrazione nel tempo
• Comune in: Ventilatori per movimentazione materiali, ventilatori di scarico di processo
• Soluzione: Pulizia periodica, filtrazione a monte

Erosione e usura

• Causa: Particelle abrasive che usurano le superfici delle lame
• Effetto: Perdita di materiale che crea squilibrio, degrado delle prestazioni
• Modello: Solitamente asimmetrico (bordo d'attacco più che bordo d'uscita)
• Rilevamento: 1× aumento delle vibrazioni, prestazioni ridotte

Corrosione

• Attacco chimico al materiale della lama
• Crea corrosione e perdita di materiale
• Riduce la resistenza della lama
• Può causare crepe e guasti alla lama

Crepe della lama

• Posizioni: Radice della pala (attacco al mozzo), bordo d'attacco, giunti saldati
• Cause: Fatica, corrosione, impatto, vibrazione
• Sintomi: Cambiamento del modello di vibrazione, possibile componente 2×
• Pericolo: Può portare alla completa separazione della lama

Lame mancanti o rotte

• Grave squilibrio dovuto alla configurazione asimmetrica della lama
• Vibrazione molto alta 1×
• Modello di frequenza di passaggio della lama anomalo
• Sono richiesti l'arresto immediato e la riparazione

2. Squilibrio

Il problema più comune di vibrazione della ventola:

• Fonti: Accumulo, erosione, tolleranze di fabbricazione, danni alla lama
• Firma: 1× vibrazione sincrona
• Correzione: Bilanciamento del campo spesso efficace
• Ricorrente: Potrebbe essere necessario affrontare la causa principale (erosione, fonti di accumulo)

3. Instabilità aerodinamiche

Stallo

• Separazione del flusso d'aria dalle superfici delle pale in condizioni fuori progetto
• Flusso casuale e turbolento che crea vibrazioni a banda larga
• Efficienza e prestazioni ridotte
• Comune a basse portate o elevata resistenza di ingresso

Ondeggiare

• Inversione periodica del flusso nel sistema
• Frequenza molto bassa (< 5 Hz) pulsazioni gravi
• Può danneggiare la ventola e i condotti
• Richiede modifiche al sistema per eliminare

4. Problemi strutturali e meccanici

• Lame allentate: Viti di fissaggio o saldature danneggiate, armoniche multiple
• Hub rotto: Guasto della struttura del mozzo, può essere catastrofico
• Albero usurato: Consente alla ventola di spostarsi, creando un'eccentricità
• Risonanza abitativa: Cassa del ventilatore o condotti che risuonano a BPF o armoniche

5. Problemi di trasmissione e cuscinetti

• Problemi di trasmissione a cinghia (usura, disallineamento, tensione)
• Guasti ai cuscinetti (comuni in ambienti sporchi/caldi)
• Problemi di accoppiamento (disallineamento, usura)
• Difetti del motore che influenzano il funzionamento della ventola

Caratteristiche di vibrazione

Frequenza di passaggio della lama (BPF)

La frequenza chiave specifica per la ventola:

• Calcolo: BPF = Numero di lame × RPM / 60
• Esempio: Ventola a 12 pale a 1200 giri/min → BPF = 240 Hz
• Ampiezza normale: Dipende dal tipo di ventilatore (ventilatori assiali più grandi di quelli centrifughi)
• BPF elevato: Danni alle pale, problemi di spazio, problemi aerodinamici
• Armoniche: 2×BPF, 3×BPF indicano problemi o risonanze della lama

Squilibrio (1×)

• Componente ad alta ampiezza più comune
• Aumenta con l'accumulo o l'erosione
• Correggibile tramite bilanciamento
• Potrebbe ripresentarsi se la causa principale non viene affrontata

Pulsazioni aerodinamiche

• Stallo: Aumento della banda larga, fluttuazioni casuali
• Ondeggiare: Pulsazioni intense da 1 a 5 Hz
• Turbolenza: Banda larga a bassa frequenza (10-100 Hz)

Considerazioni specifiche sui fan

Tipi di ventole e modelli di difetto

Ventilatori centrifughi

• Lo squilibrio è il problema più comune
• BPF tipicamente di ampiezza moderata
• Accumulo comune sulle lame curve all'indietro
• Problemi di tenuta e cuscinetti dovuti alla contaminazione del processo

Ventilatori assiali

• Ampiezze BPF più elevate sono normali
• Spazio libero sulla punta della lama critico
• Instabilità aerodinamiche più comuni
• Affaticamento della pala dovuto a carichi aerodinamici alternati

Ventilatori a tiraggio indotto (ID)

• Grave erosione da ceneri volanti e particelle
• Le alte temperature influenzano i materiali
• Ambienti corrosivi
• È richiesto un ribilanciamento frequente

Strategia diagnostica

Valutazione iniziale

1. Misurare la vibrazione complessiva dei cuscinetti
2. Eseguire l'analisi FFT identificando le frequenze dominanti
3. Controllare 1× (squilibrio), BPF (problemi alle pale), frequenze dei cuscinetti
4. Valutare le prestazioni (flusso, pressione)
5. Ispezione visiva se accessibile

Identificazione del problema

• Alto 1×: Sbilanciamento → bilanciare o pulire la ventola
• BPF elevato: Danni alla lama, problemi di spazio → ispezionare le lame
• Banda larga: Cavitazione o stallo → controllare il punto di funzionamento
• Bassa frequenza: Sovratensione o ricircolo → modifica del sistema
• Frequenze dei cuscinetti: Usura dei cuscinetti → sostituire i cuscinetti

Prevenzione e manutenzione

Bilanciamento

• Ruote del ventilatore bilanciate sul campo in situ
• Riequilibrare dopo la pulizia o la riparazione della lama
• Utilizzare pesi a clip o a bullone per la regolazione
• Documentare i pesi di bilanciamento per riferimento

Ispezione e pulizia

• Ispezione periodica per accumuli, erosione, danni
• Pulire le lame durante le interruzioni
• Controllare la sicurezza dell'attacco della lama
• Cercare crepe, soprattutto alle radici delle lame

Pratiche operative

• Quando possibile, operare in prossimità del punto di progettazione
• Evitare un funzionamento prolungato a valori estremi (flusso molto alto o molto basso)
• Controllare le condizioni di ingresso (ridurre al minimo la turbolenza)
• Implementare rivestimenti protettivi per servizio erosivo/corrosivo

I difetti dei ventilatori combinano problemi meccanici comuni a tutte le apparecchiature rotanti con problemi aerodinamici specifici dei ventilatori. La frequenza di passaggio delle pale, combinata con tecniche standard di analisi delle vibrazioni, consente un monitoraggio efficace delle condizioni dei ventilatori e guida le decisioni di manutenzione per queste macchine critiche per la movimentazione dell'aria negli impianti industriali.

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