კავიტაციის დიაგნოსტიკა
კავიტაცია არის დესტრუქციული ფენომენი, რომელიც ხდება ტუმბოები და სხვა ჰიდრავლიკურ სისტემებში: სითხეში ორთქლის ბუშტების სწრაფი წარმოქმნა და მათი ძალადობრივი კოლაფსი (იმპლოზია). ეს ხდება მაშინ, როდესაც სითხის ადგილობრივი სტატიკური წნევა მის ორთქლის წნევაზე დაბლა ეცემა, რის შედეგადაც სითხე გარემო ტემპერატურაზე წამიერად დუღს და შემდეგ, წნევის აღდგენისას, კვლავ კონდენსირდება. მიუხედავად იმისა, რომ ამას ხშირად აღწერენ როგორც “შიშინს” ან “ბურთულების რახარუხს”, კავიტაცია მნიშვნელოვანი წყაროა ვიბრაცია და შეუძლია გამოიწვიოს იმპელერებისა და კორპუსების ძლიერი ეროზიული დაზიანება. რაც მთავარია, ეს არის ნიშანი ჰიდრავლიკური ჰიდრავლიკური პრობლემისა და არა მექანიკურის — თუმცა ის ადვილად გამოვლინდება ვიბრაციის ანალიზი, რაც მას პროცესის ხარვეზის დიაგნოსტირებისთვის ვიბრაციის გამოყენების კლასიკურ მაგალითად აქცევს.
1. განმარტება: რა არის კავიტაცია?
კავიტაციის ფიზიკა ადგილობრივ წნევასა და ორთქლის წნევას შორის ურთიერთკავშირს ეფუძნება. ტუმბოს შიგნით სითხე იმპელერის თვალში შესვლისას აჩქარდება და ბერნულის პრინციპის მიხედვით ეს აჩქარება ადგილობრივ წნევას ამცირებს. თუ წნევა სითხის ორთქლის წნევაზე დაბლა დაეცემა, წარმოიქმნება მცირე ორთქლის ღრუები. ისინი მხოლოდ მანამ არსებობენ, სანამ ნაკადი მათ უფრო მაღალი წნევის ზონაში არ გადაიტანს — როგორც წესი, ლოპატის გასწვრივ რამდენიმე მილიმეტრით უფრო შორს — სადაც ისინი თითქმის მყისიერად კოლაფსირებენ. თითოეული კოლაფსი მიკროსკოპული იმპლოზიაა, რომელიც წარმოქმნის წნევის მკვეთრ იმპულსსა და მაღალი სიხშირის ენერგიის აფეთქებას. თუ ეს ყოველ წამს წარმოქმნილი ათასობით ბუშტით გავამრავლებთ, ჯამური შედეგი იქნება როგორც მოსმენადი ხმაური, ისე გაზომვადი ვიბრაცია, თანაც ლითონის ზედაპირების ნელი, შეუჩერებელი პიტინგი.
2. კავიტაციის ორი ტიპი
ა) შეწოვის კავიტაცია
ეს ყველაზე გავრცელებული ფორმაა. ის წარმოიქმნება, როდესაც ტუმბო სითხის “მარაგის გარეშე” რჩება — ანუ, როდესაც ხელმისაწვდომი წრფივი შეწოვის თავი (NPSHa) ტუმბოს მიერ მოთხოვნილ წრფივ შეწოვის თავზე (NPSHr) ნაკლებია.
- მექანიზმი: იმპულერის ყუთში დაბალი წნევა იწვევს სითხის ადუღებას, რაც ორთქლის ბუშტების წარმოქმნას იწვევს. როდესაც ეს ბუშტები იმპულერის ფრთების მაღალი წნევის რეგიონებში გადადის, ისინი ძლიერად იშლება.
- მიზეზები: დახშული შეწოვის ფილტრი ან საცერი, ნაწილობრივ დახურული შეწოვის სარქველი, ზედმეტად გრძელი ან დიამეტრით მცირე შეწოვის მილსადენი, ან ტუმბო, რომელსაც სითხის ზედმეტად დიდი სიმაღლიდან ასაწევად იყენებენ.
მომწოვი მხარის მარჟა ფუნდამენტურად NPSH-ის პრობლემაა, ამიტომ დანადგარების დაპროექტებისას ან ხარვეზების აღმოფხვრისას სასარგებლოა რიცხვების პირდაპირ შემოწმება; ჩვენი NPSH კალკულატორი გამოთვლის ხელმისაწვდომ სიმაღლეს და აჩვენებს, რამდენად ახლოსაა სისტემა კავიტაციის ზღვართან.
ბ) განმუხტვის კავიტაცია
ეს ნაკლებად გავრცელებულია და ხდება მაშინ, როდესაც ტუმბოს გამომშვები წნევა უკიდურესად მაღალია, რაც ხელს უშლის სითხის ტუმბოდან გადმოდინებას.
- მექანიზმი: სითხე იმპულერის ფრთებს შორის ხვდება და მაღალი სიჩქარით ბრუნავს, რაც დაბალი წნევის ვაკუუმურ ზონას ქმნის, სადაც ბუშტები წარმოიქმნება. ეს ბუშტები შემდეგ დაბალი წნევის ზონიდან გამოსვლისას ფეთქდება.
- მიზეზები: დაბლოკილი ან დახურული გამშვები სარქველი, ან „მკვდარი თავის“ საწინააღმდეგოდ (მთლიანად დაბლოკილი გამშვები მილი) ტუმბო.
გადინების კავიტაციის უკან მაღალსიჩქარიანი შიდა რეცირკულაცია მჭიდროდ არის დაკავშირებული ნაკადთან. რეცირკულაცია, კიდევ ერთი დაბალი დინების არასტაბილურობა, რომელიც იზიარებს ზოგიერთ იმავე სიმპტომს და წარმოადგენს რამდენიმედან ერთ-ერთს ცენტრიფუგალური ტუმბოს დეფექტები ანალიტიკოსი არჩევს.
3. კავიტაციის ვიბრაციული ნიშანი
ათასობით პაწაწინა ორთქლის ბუშტის ძალადობრივი აფეთქება არ წარმოქმნის ერთ, მკაფიო სიხშირეს. ამის ნაცვლად, ის ქმნის ძალიან გამორჩეულ ვიბრაციულ ნიშანს:
- მაღალი სიხშირის ფართოზოლოვანი ხმაური: ძირითადი მაჩვენებელია “ხმაურის ფონის” მნიშვნელოვანი ზრდა FFT სპექტრი, განსაკუთრებით მაღალ სიხშირეებზე (როგორც წესი, 2,000 ჰც-ზე ზემოთ). ის ჩნდება, როგორც შემთხვევითი ენერგიის ფართო “ბორცვი”, და არა როგორც ცალკეული პიკები.
- შემთხვევითი და არათანმიმდევრული: ვიბრაცია შემთხვევითი და არაპერიოდულია — სწორედ ამიტომ არ წარმოქმნის ის მკვეთრ ხაზებს — და მისი საერთო ამპლიტუდა შეიძლება შესამჩნევად მერყეობდეს წამიდან წამამდე. სწორედ ეს შემთხვევითობა განასხვავებს კავიტაციას ჩვეულებრივი ნაკადისგან. ტურბულენტობა, რომელიც, როგორც წესი, უფრო რბილი და დაბალი სიხშირის არის.
- ლესვის გავლის სიხშირის პოტენციური ჰარმონიკები: ზოგიერთ შემთხვევაში შემთხვევითმა ენერგიამ შეიძლება აღძრას ფრთის გავლის სიხშირე (BPF = ფრთების რაოდენობა × სამუშაო სიჩქარე) და მისი ჰარმონიკები, მაგრამ დომინანტურ მახასიათებლად მაინც ფართოზოლოვანი ხმაურის ფონი რჩება. ტუმბოებზე ამავე კომპონენტს ხშირად უწოდებენ ფრთის გავლის სიხშირე.
რადგან ენერგია ფართოზოლოვანი და იმპულსურია, განმეორებითი ზემოქმედებებისთვის მორგებულმა ტექნიკებმა შეუძლია დიაგნოზის დაზუსტება: კონვერტის ანალიზი და ისეთი მეტრიკები კრესტ-ფაქტორი ძლიერ რეაგირებენ ბუშტების სწრაფი კოლაფსის გარდამავალ პროცესებზე. თუ კავიტაციას განვითარების საშუალებას მისცემთ, მან შეიძლება გამოიწვიოს მეორადი დაზიანება — იმპელერის ეროზია — რაც შემდეგ იწვევს ნამდვილ მექანიკურ დისბალანსი რომელიც მაღალი 1× პიკის სახით ჩანს, სასარგებლო შეხსენება, რომ ერთმა ხარვეზმა შეიძლება მეორე გამოიწვიოს.
4. დადასტურება
რადგან მისი ხასიათი შემთხვევითი ხმაურისაა, მისი შეცდომით აღრევა შესაძლებელია ტურბულენტობასთან ან ნაკადთან დაკავშირებულ სხვა წყაროებთან, ამიტომ შეკეთებაზე გადაწყვეტილების მიღებამდე დადასტურება სასურველია:
- მოსმენა: კავიტაცია ხშირად წარმოქმნის მკაფიო მოსმენად ხმას, რომელიც ხრეშის ან ბურთულების ტუმბოს შიგნით გორებას ჰგავს — ეს ხშირად პირველი ნიშანია, რომელსაც ოპერატორი ადგილზე ამჩნევს.
- პროცესის ცვლილებები: შთანთქმის კავიტაციის ეჭვის შემთხვევაში, ნაწილობრივ დახურული საშთანთქმელი კლაპანის ფრთხილად და ნელა გახსნამ, ან საშთანთქმელი ბადის გაწმენდამ, მყისიერად უნდა შეამციროს ან აღმოფხვრას მაღალი სიხშირის ხმაური. ეს მიზანმიმართული "ცვლილებისა და დაკვირვების" ტესტი ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური დადასტურების მეთოდია, რადგან ის პირდაპირ მოქმედებს ჰიდრავლიკურ მიზეზზე.
კავიტაციის სწრაფი აღმოფხვრა კრიტიკულად მნიშვნელოვანია. თითოეული იმპლოზია მოქმედებს როგორც მიკროსკოპული ჭავლის ჩაქუჩი, რომელიც იმპელერის ლოპატებსა და ტუმბოს ვოლუტას აცვეთს და ნაადრევ მწყობრიდან გამოსვლას იწვევს. პრაქტიკაში სამუშაო მიმდევრობა ასეთია: ვიბრაციის ანალიზატორზე ფართოზოლოვანი სიგნატურის დადასტურება, ჰიდრავლიკური მიზეზის აღმოფხვრა და შემდეგ შემოწმება, რომ მანქანა კვლავ სუფთა მექანიკურ მდგომარეობას დაუბრუნდა. პორტატული ორარხიანი ხელსაწყო, როგორიცაა ბალანსეტი-1ა კარგად შეეფერება ამ ბოლო ეტაპს: პროცესული ხარვეზის გამოსწორების შემდეგ, ის ზომავს 1×-ს ამპლიტუდა და ფაზა ტუმბოს საკუთარ საკისრებში საექსპლუატაციო სიჩქარეზე, ასე რომ ნებისმიერი ნარჩენი არათანაბრობა ეროზიის შედეგად დარჩენილი ნარჩენი დისბალანსი შეიძლება რაოდენობრივად შეფასდეს და ადგილზევე დაბალანსებით გამოსწორდეს. დაბალანსება.
