Вибрация талдауындағы турбуленттілікті түсіну
Вибрация талдауында, turbulence refers to the chaotic, random and unstable flow of a fluid — liquid or gas — through a machine such as a pump, fan or turbine. This erratic flow creates pressure fluctuations that act as a forcing function, inducing a random, often low-frequency vibration машинаның конструктивтік элементтерінде. Шығаратын дискретті, мерзімді күштерден айырмашылығы unbalance or misalignmentтурбуленттіліктен туындайтын тербеліс жекелеген өткір жиіліктегі болмайды. Керісінше, ол спектрде синхронды емес энергияның кең «өркешінің» түрінде байқалады FFT spectrum — және сол сигнатураны тану оны дұрыс диагностикалаудың кілті болып табылады.
1. Анықтама: Турбуленттілік дегеніміз не?
Турбуленттілік — бұл механикалық ақаудан гөрі, негізінен ағыс феномені. Сұйықтық өзінің жобалық жолымен тегіс қозғалған кезде қалақтарға, лопасттарға және корпустарға түсіретін қысымы тұрақты болады; ол ағыс кішкентай ирімдер мен шиыршықтарға ыдырағанда, қысым жылдам өзгермелі, статистикалық кездейсоқ жүктемеге айналады. Машинаның конструкциясы бұл кездейсоқ мәжбүрлеуге кез келген басқа қоздырушы тітіркенуге жауап бергендей — тербеліспен — жауап береді, бірақ күштің өзінде тұрақты кезеңі болмағандықтан, пайда болатын тербелістің де тұрақты жиілігі болмайды. Бұл турбуленттілікті ағыспен қоздырылатын тербелістердің кең тобына жатқызады, оның ішінде гидравликалық күштер in pumps and аэродинамикалық күштері желдеткіштер мен үрлегіштерде, және ол тербеліс көзі ретіндегі ағын турбуленттілігі ұғымымен тығыз байланысты.
2. Турбуленттілік тербелісінің сипаттамалары
- Frequency: often strongest at low, sub-synchronous frequencies, but not confined to one narrow band — the affected range depends on the machine, the flow path and the specific phenomenon. Blade/vane-pass interaction and cavitation, for example, add flow-related energy at considerably higher frequencies, so confirm the picture against process conditions and the operating point relative to BEP.
- Кең жолақты сипаты: өткір, айқын шың пайда болмайды. Керісінше, спектрдің төменгі жиілік аймағында шу деңгейін жоғарылатады — бұл көбінесе «кездейсоқ өркеш» немесе «шөп үйіндісі» деп сипатталады.
- Кездейсоқ және мерзімсіз: тербеліс тұрақты емес — амплитуда мен phase үздіксіз және кездейсоқ өзгеріп тұрады. Уақыт саласында time waveform ол айқын қайталанатын үлгісіз, хаотикалық, мерзімсіз сигнал түрінде байқалады.
- Direction: тербеліс әдетте радиалды болып табылады және горизонталь, және вертикаль бағыттарда да болуы мүмкін.
Энергия бір сызықта шоғырланбай, белдем бойына таралатындықтан, бірде-бір спектрлік шың алаңдатарлықтай болып көрінбесе де, жалпы тербеліс деңгейі айтарлықтай өсуі мүмкін — бұл жалпылама трендтік мәліметтерді қарап шыққанда есте ұстаған жөн.
3. Турбуленттіліктің жиі кездесетін себептері
Турбуленттілік — бұл сұйықтықтың тегіс, жобалық ағысын бұзатын гидравликалық немесе аэродинамикалық мәселе. Жиі кездесетін себептер:
- Ең жоғары тиімділік нүктесінен (BEP) тыс жұмыс: сорғылар мен желдеткіштер өздерінің жұмыс сипаттамасы қисығының белгілі бір нүктесінде — ең жоғары тиімділік нүктесінде — барынша тиімді және тегіс жұмыс істеуге жобаланған. BEP өтімділік мәнінен айтарлықтай жоғары немесе төмен жұмыс жасау сұйықтықтың тиімсіз қозғалуына және турбуленттіліктің пайда болуына әкеледі — ал өте төмен ағын кезінде бұл recirculation— өзі де төмен жиілікті энергияның танылған көзі болып табылатын ішкі кері ағынға ұласуы мүмкін.
- Ағын жолындағы кедергілер: сұйықтықтың ағын жолын тосатын немесе бұзатын кез келген нәрсе турбуленттілікке себеп болуы мүмкін, оның ішінде нашар жобаланған құбыр жүйесі (мысалы, сорғының сору саңылауы алдындағы өткір иін), жартылай жабық клапандар, бітелген сүзгілер немесе бөгде заттар бар.
- Ауа араластыру немесе кавитация: сұйықтықтағы ауа көпіршіктері (араластыру) немесе бу көпіршіктерінің пайда болуы мен жарылуы (cavitation) жоғары турбуленттілік пен импульстік жағдайларды туғызып, айтарлықтай кездейсоқ тербеліс генерациялайды.
- Нашар жобаланған су қоймасы немесе кіріс: сорғыларда нашар жобаланған су қоймасы сорудың тікелей ауа мен турбуленттілікті тартатын ирекшелер тудыруы мүмкін.
4. Диагностика және саралау
The key to diagnosing turbulence is its random, broadband character, often strongest at low frequencies. An experienced analyst can often spot it from the “unsteady” and beatingтәрізді сезімінен жиі анықтай алады. Алайда турбуленттілікті сыртқы ұқсастығы бар басқа төмен жиілікті ақаулардан ажырату маңызды:
- Механикалық бос жүріс: босаңсу да кең жолақты шуыл тудырады, бірақ оған әдетте entire спектрі бойынша жоғарылаған шуыл деңгейі және айналу жиілігінің айқын гармоникалары тән — таза турбуленттілікте бұл гармоникалар болмайды.
- Oil whirl: бұл айқын sub-synchronous шыңы шамамен 0.4–0.48× деңгейінде орналасады, кездейсоқ энергияның кең шоңқыры емес.
- Rubbing: сүрткіш жанасу кең жиілік диапазонын тудыруы мүмкін, бірақ ол әдетте көптеген жоғары жиілікті гармоникалар мен субгармоникаларды қамтиды, ал уақыттық толқын пішімінде кесілген немесе қысқартылған шыңдар байқалуы мүмкін.
Жиілікке негізделген ақаулар кестесі, мысалы Тербеліс көзін анықтаушы сіз қандай сигнатураны бақылап отырғаныңызды растауға көмектеседі; кавитация күдік тудырған жағдайда Сорғы Кавитациясының Жиілік Есептеушісі одан әрі нақтылайды.
5. Турбуленттілікті жою
Турбуленттілік механикалық ақаудан гөрі технологиялық процеске байланысты мәселе болғандықтан, оны жою ротормен жұмыс жасауда емес, жұмыс режимін немесе жүйені жобалаудағы ақауды түзетуде жатады. Әдеттегі шаралар: насос немесе желдеткіштің жұмыс нүктесін БЭН (ең жақсы тиімділік нүктесі) қарай қайтару, тарылтылған клапандарды ашу, сүзгілерді тазалау немесе кіріс жанындағы ағын бұзылысын жою үшін құбыр жолдарын өзгерту. Тербеліс өлшегіштің диагностикалық рөлі — кең жолақтағы энергияның шынымен ағыннан, айналмалы элементтегі ақаудан емес, пайда болатынын растау. Жылжымалы екі арналы талдағыш, мысалы Балансет-1А бұл айырмашылықты далалық жағдайда анықтауды жеңілдетеді: әр тірекшедегі спектр мен уақыттық сигналды жазып алу арқылы басым синхронды шыңның және қалдық дисбалансы тербелісті тудырушы ешнәрсе жоқ екенін растауға мүмкіндік береді — тергеуді машинадан емес, процеске бағыттайды және баланстаумен шешілмейтін мәселені теңестіруге тырысу деген жиі кездесетін қатені болдырмайды.
