진동 분석에서 난류 이해

정의: 난류란 무엇인가?

진동 분석의 맥락에서, 난류 펌프, 팬, 터빈과 같은 기계를 통과하는 유체(액체 또는 기체)의 무질서하고 무작위적이며 불안정한 흐름을 말합니다. 이러한 불규칙적인 흐름은 압력 변동을 발생시키고, 이는 강제 함수로 작용하여 기계 구조에 저주파의 무작위 진동을 유발합니다.

불연속적이고 주기적인 힘과는 달리 불균형 또는 정렬 불량난류로 인한 진동은 단일하고 날카로운 주파수에서 발생하지 않습니다. 대신, 광대역 비동기 에너지의 "혹"처럼 나타납니다. FFT 스펙트럼.

난류 진동의 특성

• 빈도: 이는 저주파 현상으로, 일반적으로 10~20Hz 이하, 기계의 작동 속도보다 훨씬 낮은 주파수에서 발생합니다.
• 광대역 특성: 날카롭고 뚜렷한 피크를 생성하지 않습니다. 대신 스펙트럼의 저주파 영역에서 잡음 플로어를 높이는데, 이를 "무작위 혹" 또는 "건초더미"라고 부릅니다.
• 무작위 및 비주기적: 진동은 일정하지 않습니다. 진폭과 위상은 끊임없이 무작위로 변동합니다. 시간 파형, 이는 혼란스럽고 반복되지 않는 신호로 나타납니다.
• 방향: 진동은 일반적으로 방사형이며 수평 및 수직 방향으로 모두 나타날 수 있습니다.

난류의 일반적인 원인

난류는 유체의 원활한 흐름이 방해를 받아 발생하는 유압 또는 공기역학적 문제입니다. 일반적인 원인은 다음과 같습니다.

• 최적 효율 지점(BEP)에서 벗어나 운영: 펌프와 팬은 성능 곡선의 특정 지점에서 가장 효율적이고 원활하게 작동하도록 설계되었습니다. BEP보다 현저히 높거나 낮은 유량으로 작동하면 유체 흐름이 비효율적으로 발생하여 난류가 발생합니다.
• 흐름 경로의 장애물: 유체의 경로를 막거나 방해하는 모든 것이 난류를 유발할 수 있습니다. 여기에는 부실하게 설계된 배관(예: 펌프 흡입구 바로 앞의 급커브), 부분적으로 닫힌 밸브, 막힌 스트레이너 또는 이물질이 포함됩니다.
• 공기 유입 또는 캐비테이션: 액체에 기포가 존재하거나(유입) 증기 기포가 형성되고 붕괴되는(캐비테이션) 경우 매우 난류적이고 충격적인 조건이 생성되어 상당한 무작위 진동이 발생합니다.
• 불량한 섬프 또는 입구 설계: 펌프의 경우, 설계가 잘못된 섬프는 소용돌이를 만들어 펌프 흡입구에 공기와 난류를 유입시킬 수 있습니다.

진단 및 차별화

난류 진단의 핵심은 난류의 무작위성, 광대역성, 그리고 저주파 특성입니다. 숙련된 분석가는 기계 자체의 진동이 "불안정"하고 "맥동"하는 특성을 보이는 것을 관찰하여 난류를 식별할 수 있습니다.

난류를 다른 저주파 문제와 구별하는 것이 중요합니다.

• 기계적 느슨함: 느슨함도 광대역 소음을 발생시키지만, 종종 전체 스펙트럼에 걸쳐 소음 플로어가 높아지고 순수한 난류에서는 없는 주행 속도의 뚜렷한 고조파가 특징입니다.

– 오일 소용돌이: 이는 넓은 무작위 에너지 융기가 아닌 ~0.4-0.48X의 뚜렷한 비동기 피크입니다.

– 마찰: 마찰은 광범위한 주파수를 생성할 수 있지만, 종종 많은 고주파 고조파와 아고조파를 포함하고, 시간 파형은 잘리거나 잘린 피크를 보일 수 있습니다.

난류는 기계적 결함이 아닌 공정 관련 문제이므로, 일반적으로 해결책은 운영 또는 시스템 설계 문제를 해결하는 것입니다. 여기에는 펌프나 팬의 작동 지점 조정, 밸브 개방, 스트레이너 청소 또는 배관 설계 수정 등이 포함될 수 있습니다.

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