インペラの欠陥を理解する
定義: インペラの欠陥とは何ですか?
インペラの欠陥 ポンプのインペラやファンホイールの損傷、摩耗、劣化（ベーン侵食を含む）, 腐食, ひび割れ、材料の堆積、ベーンの破損、ハブの損傷など。これらの欠陥は、機械的なバランス（ アンバランス そして 振動）および油圧/空力性能（効率、流量、圧力の低下）に影響します。インペラの欠陥は、アンバランスによる1倍振動の増加や、 ベーン通過周波数 水力擾乱による振幅。.
インペラは、高速回転、腐食性または研磨性流体、極端な温度といった過酷な条件下で動作するため、様々な損傷モードの影響を受けやすくなります。ポンプとファンの信頼性を維持するには、インペラの欠陥とその診断特性を理解することが不可欠です。.
一般的なインペラの欠陥
1. 侵食と摩耗
研磨侵食
- 原因： 流体中の固体粒子がベーン表面を摩耗する
- パターン： 先端と高速領域が最も摩耗する
- 効果： 材料の損失により不均衡が生じ、効率が低下する
- レート： 粒子濃度、硬度、速度に比例する
- 共通: スラリーポンプ、鉱業用途、廃水
キャビテーション壊食
- 機構： 蒸気泡の崩壊により局所的に強い圧力が生じる
- 外観： スポンジのような表面の凹凸、材料が除去されている
- 場所: 低圧領域（ベーン吸引側、先端）
- 特徴: キャビテーション 侵食に伴う騒音
- 防止： 適切なNPSH、適切なポンプの選択
2. 腐食
- 化学攻撃: 腐食性流体によるインペラ材料の劣化
- ガルバニック腐食: 電解質と接触する異種金属
- ピット： 局所的な腐食により空洞や応力集中が生じる
- 一般的な間伐： 表面全体にわたる均一な材料損失
- 侵食と組み合わせる: 侵食と腐食の相乗効果により損傷が加速
3. 物質の蓄積
- スケール形成: 硬水や化学物質による鉱物の堆積
- 生物学的汚染: 冷却水システム内の藻類、バクテリア、貝類
- プロセス材料: 表面に付着した固化した生成物またはポリマー
- 効果： 不均衡を生じ、流路を減少させ、水力学を変化させる
- 症状： 1倍の振動の漸進的な増加
4. ベーンの損傷
ひび割れ
- 疲労亀裂: ベーンとシュラウドの接合部における周期的な応力から
- 応力腐食: 複合ストレスと腐食環境
- 熱亀裂: 温度サイクルや熱衝撃から
- 検出： VPFサイドバンド、振動パターンの変化
壊れた羽根
- 完全な失敗: 羽根または部分が破損する
- 重度の不均衡： 大きな質量損失は高い1倍振動を生み出す
- 水力非対称性: 異常なVPFパターン
- 即時の行動: シャットダウンと交換が必要
- 二次被害: 破片はケースやシールを損傷する可能性がある
5. ハブと取り付けの欠陥
- シャフトが緩んでいる: キー溝の摩耗、不適切な干渉嵌合
- ひびの入ったハブ: インペラハブ構造の応力亀裂
- キー溝の損傷: 摩耗または破損したキー溝により動きが生じる
- セットスクリューの緩み: 軸方向または回転方向にシフト可能なインペラ
6. 幾何学的欠陥
- ラウンド外: 製造または損傷の原因となる偏心
- 反り: 熱または機械的な歪み
- 不等ベーン間隔: 製造ばらつき
- 効果： これらすべてが不均衡と油圧脈動を生み出す
振動シグネチャ
1×アンバランスコンポーネント
- 侵食： 非対称材料損失→段階的に1倍増加
- 築き上げる： 非対称堆積物→段階的に1倍増加
- 壊れたベーン: 突然の1倍の大幅な増加
- 修正： 多くの場合、 フィールドバランシング
ベーン通過周波数
- 損傷したベーン: VPFを高くし、 サイドバンド ±1×で
- ベーンが欠落しています: 異常なVPFパターン、低調波の可能性あり
- クリアランスの問題: VPF振幅の増加
- 動作点: VPFは流量に応じて変化する
ゆるみパターン
検出方法
振動解析
- 全体的なレベルの傾向
- アンバランストラッキングの1倍振幅
- 油圧/ベーン条件のVPF振幅
- キャビテーションの広帯域解析
- ベアリング故障頻度監視
パフォーマンステスト
- 流量: ベースラインからの減少は摩耗を示す
- 排出圧力: 圧力の低下は損傷を示す
- 消費電力: 変化は効率の低下を示す
- ポンプ曲線テスト: 設計/ベースラインパフォーマンスと比較する
目視検査
- ケーシングポートを通したボアスコープ検査
- オーバーホール中の完全な検査
- 記録とトレンドのための写真
- ベーンの厚さを測定し、亀裂がないか確認する
- 侵食/腐食の深刻度を評価する
予防と緩和
材料の選択
- 研磨用途向け耐侵食性材料（硬質合金、セラミックス）
- 化学サービス用耐食合金（316 SS、ハステロイ、チタン）
- 保護コーティング（エポキシ、ゴムライニング、セラミック）
- アプリケーションの厳しさに合わせて材料を合わせる
運用慣行
- 最高効率点付近で運転する（油圧ストレスを最小限に抑える）
- 適切なNPSHでキャビテーションを回避する
- 可能な限り固形物濃度を最小限に抑える
- 流体の化学特性（pH、腐食性物質）を制御する
メンテナンス
- 運転停止中の定期的なインペラ検査
- 不均衡が生じる前に蓄積物を除去
- 清掃または修理後の再バランス調整
- 性能が許容範囲を超える前に摩耗したインペラを交換してください
- 寿命予測のための摩耗率の文書化
インペラの欠陥は、ポンプやファンにおいて重大な信頼性問題となります。アンバランスを引き起こす機械的損傷と、ベーン通過周波数特性を生み出す油圧/空力効果の組み合わせにより、振動解析による包括的な診断が可能になります。インペラ固有の故障モードを理解し、適切な監視と予防措置を実施することで、要求の厳しいポンプおよび空気移動アプリケーションにおける機器の信頼性を最大限に高めることができます。.
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