Кавитацияны диагностикалау
Cavitation — бұл жүйелерде пайда болатын зиянды құбылыс pumps және басқа гидравликалық жүйелерде: сұйықтықтағы бу көпіршіктерінің жылдам пайда болуы және күшті жарылуы (имплозия). Бұл сұйықтықтың жергілікті статикалық қысымы оның бу қысымынан төмен түскенде орын алады, сондықтан сұйықтық қысқаша бөлме температурасында қайнайды, содан кейін қысым қалпына келгенде қайта конденсацияланады. Кавитация жиі “ысылдау” немесе “мәрмәр сылдыры” ретінде сипатталғанымен, ол маңызды vibration көзі болып табылады және шеңберлер мен корпустарға қатты эрозиялық зақым тигізуі мүмкін. Бұл — hydraulic проблемасының белгісі, механикалық ақаудың емес — бірақ оны vibration analysisарқылы оңай анықтауға болады, бұл вибрацияны технологиялық ақауды диагностикалауға пайдаланудың классикалық мысалы болып табылады.
1. Анықтама: Кавитация дегеніміз не?
Кавитацияның физикасы жергілікті қысым мен бу қысымының арасындағы байланысқа негізделген. Сорғы ішінде сұйықтық шеңберге кіргенде жеделдейді, және Бернулли принципі бойынша бұл жеделдеу жергілікті қысымды төмендетеді. Қысым сұйықтықтың бу қысымынан төмен түссе, ұсақ бу қуыстары пайда болады. Олар ағыс оларды жоғарырақ қысымды аймаққа — әдетте қалақша бойымен бірнеше миллиметр ары — тасымалдағанша ғана тіршілік етеді, сонда олар лезде жарылады. Әрбір жарылыс — қысымның өткір өсуін және жоғары жиіліктегі энергияның лезде бөлінуін тудыратын микроскопиялық имплозия. Мұны секунд сайын пайда болатын мыңдаған көпіршікке көбейтсеңіз, жинақталған әсер — есту арқылы сезінілетін шу да, өлшенетін вибрация да, сондай-ақ металл беттерінің баяу, аяусыз тозуы.
2. Кавитацияның екі түрі
а) Соруда пайда болатын кавитация
Бұл ең жиі кездесетін түрі. Ол сорғы сұйықтықты жеткіліксіз мөлшерде алғанда, яғни қолжетімді оң сору бас қысымы (NPSHa) сорғы талап ететін оң сору бас қысымынан (NPSHr) төмен түскенде орын алады.
- Mechanism: шеңбер кіреберісіндегі төмен қысым сұйықтықтың қайнауына, бу көпіршіктерінің пайда болуына әкеледі. Бұл көпіршіктер шеңбер қалақшалары бойымен жоғарырақ қысымды аймақтарға тасымалданған кезде күшті жарылады.
- Causes: бітелген сору сүзгісі немесе торы, ішінара жабылған сору клапаны, тым ұзын немесе диаметрі тым кіші сору желісі, не болмаса сұйықтықты тым үлкен биіктіктен тартуға мәжбүр сорғы.
Соруда қысым қоры мәселесі негізінен NPSH мәселесі болып табылады, сондықтан қондырғыны жобалау немесе ақауды жоюда сандарды нақты тексеру пайдалы; біздің NPSH Калькуляторы қолжетімді бас қысымды есептеп шығарады және жүйенің кавитация шегіне қаншалықты жақындағанын көрсетеді.
б) Шығарымда пайда болатын кавитация
Бұл сирек кездеседі және сорғының шығарым қысымы өте жоғары болып, сұйықтықтың сорғыдан шығуына кедергі жасағанда орын алады.
- Mechanism: сұйықтық шеңбер қалақшалары арасында тұрып қалады және жоғары жылдамдықта рециркуляцияланады, нәтижесінде көпіршіктер пайда болатын төмен қысымды вакуум аймағы қалыптасады. Содан кейін бұл көпіршіктер төмен қысымды аймақтан шыққан кезде имплозия жасайды.
- Causes: бітелген немесе жабық ағызу клапаны немесе “тұйық тоқтау” жағдайында сорып шығару — толығымен бітелген ағызу желісі.
Ағызу кавитациясы артындағы жоғары жылдамдықты ішкі рециркуляция ағынмен тығыз байланысты recirculation, бірдей белгілерді бөлісетін және бірнеше түрдің бірі болып табылатын тағы бір аз ағынды тұрақсыздық центрофугалды сорғы ақаулары талдаушы ажырата үйренеді.
3. Кавитацияның тербеліс сигнатурасы
Мыңдаған ұсақ бу көпіршіктерінің зорлықты имплозиясы бірыңғай, анық жиілік тудырмайды. Оның орнына өте ерекше тербеліс сигнатурасы пайда болады:
- Жоғары жиілікті кең жолақты шу: негізгі индикатор — бұл FFT spectrum, әсіресе жоғары жиіліктерде (әдетте 2 000 Гц-тен жоғары) “шу еденінің” айтарлықтай өсуі. Ол дискретті шыңдар ретінде емес, кездейсоқ энергияның кең “қыбырасы” түрінде көрінеді.
- Кездейсоқ және тұрақсыз: тербеліс кездейсоқ және периодты емес — дәл осы себептен ол ешқандай өткір сызықтар тудырмайды — және жалпы амплитуда бір сәттен екіншісіне байқалатындай ауытқи алады. Бұл кездейсоқтық кавитацияны қарапайым ағын turbulenceдан ажыратады, ол жиіліктің төменгі деңгейінде және жұмсақтау болуға бейім.
- Қалақ өту жиілігінің мүмкін гармоникалары: кейбір жағдайларда кездейсоқ энергия қалақ өту жиілігін (ҚӨЖ = қалақтар саны × running speed) және оның гармоникаларын қоздыра алады, бірақ басым ерекшелік кең жолақты шу еденінде қалады. Сорғыларда бұл бірдей компонент жиі қалақ өту жиілігі.
Энергия кең жолақты және импульстік болғандықтан, қайталанатын соққыларға бейімделген әдістер диагностиканы нақтылай алады: конвертті анализы және мұндай өлшемдер crest factor жылдам көпіршік-коллапс өтпелі процестеріне қатты жауап береді. Егер кавитация өршіп кете берсе, ол қосымша зақымдануды — жетектеуші дөңгелектің эрозиясын — тудыруы мүмкін, бұл өз кезегінде нақты механикалық unbalance жоғары 1× шыңы ретінде көрінеді; бұл бір ақаудың екіншісін тудыра алатынын еске салатын пайдалы ескерту.
4. Растау
Сигнатура кездейсоқ шу сипатында болғандықтан, оны басқа турбуленттілікке немесе ағынға байланысты көздермен шатастыруға болады, сондықтан жөндеуге кіріспес бұрын растау жүргізген дұрыс:
- Listening: кавитация жиі айқын есту сезіміне — сорғы ішінде домалап жатқан қиыршық тас немесе мәрмәр шарлар тәрізді дыбыс — береді; бұл операторлар алаңда байқайтын алғашқы белгілердің бірі.
- Технологиялық өзгерістер: соруда кавитациядан күдіктенген жағдайда ішінара жабық сору клапанын мұқият және баяу ашу немесе сору сүзгішін тазалау жоғары жиілікті шуды бірден азайтуы немесе жоюы керек. Бұл әдейі өзгертіп-бақылау сынағы — гидравликалық себепке тікелей әсер ететіндіктен — қолда бар ең тиімді растаулардың бірі болып табылады.
Кавитацияны жедел жою өте маңызды. Әрбір жарылыс микроскопиялық реактивті балға сияқты әрекет етіп, жетектеуші дөңгелек қалақтарын және сорғы корпусын сырып, мерзімінен бұрын істен шығаруға алып келеді. Далалық жағдайда іс жүзіндегі жұмыс алгоритмі: вибрация анализаторында кең жолақты сигнатураны растау, гидравликалық себепті жою, содан кейін машинаның таза механикалық күйге оралғанын тексеру. Мысалы Балансет-1А соңғы қадамға жақсы сәйкес келеді: технологиялық ақау жойылғаннан кейін ол жұмыс жылдамдығындағы 1× амплитуда және фаза сорғының өз подшипниктерінде жұмыс жылдамдығында өлшейді, сондықтан қалдық imbalance эрозия нәтижесінде пайда болған тепе-теңсіздікті орнында балансировкалау арқылы сандық бағалап, түзетуге болады теңгеру.
