Turbulencijos supratimas vibracijos analizėje
Atliekant vibracijos analizę, turbulencija reiškia chaotišką, atsitiktinį ir nestabilų skysčio – skysčio ar dujų – srautą per tokį įrenginį kaip siurblys, ventiliatorius ar turbina. Šis nepastovus srautas sukelia slėgio svyravimus, kurie veikia kaip varomoji jėga, sukeldami žemo dažnio, atsitiktinį vibracija mašinos konstrukcijoje. Skirtingai nuo atskirų, periodinių jėgų, kurias sukuria disbalansas arba nesutapimas, turbulencijos sukelta vibracija neatsiranda vienu, ryškiu dažniu. Vietoj to, ji atrodo kaip plačiajuosčio, nesinchroninio energijos „kuprėlė“ FFT spektras — ir supratimas, kad šis požymis yra raktas į teisingą diagnozę.
1. Apibrėžimas: kas yra turbulencija?
Turbulencija iš esmės yra srauto reiškinys, o ne mechaninis defektas. Kai skystis juda tolygiai numatytu maršrutu, slėgis, kurį jis daro ant mentelių, mentelių ir korpuso, yra pastovus; kai tas srautas suskaidomas į sūkurius ir sūkurines sroves, slėgis tampa greitai kintančia, statistiniu požiūriu atsitiktine apkrova. Mašinos konstrukcija į šią atsitiktinę jėgą reaguoja lygiai taip pat, kaip ir į bet kokį kitą sužadinimą – vibruodama, tačiau kadangi pati jėga neturi fiksuoto periodo, susidariusi vibracija taip pat neturi fiksuoto dažnio. Dėl to turbulencija priskiriama platesnei srauto sukelto sužadinimo grupei kartu su hidraulinės jėgos in pumps and aerodinaminės jėgos ventiliatoriuose ir oro pūstuvuose, ir tai glaudžiai susiję su sąvoka srauto turbulencija kaip vibracijos šaltinį.
2. Turbulencinių virpesių charakteristikos
- Dažnis: žemo dažnio reiškinys, paprastai žemesnis nei 10–20 Hz ir gerokai mažesnis už mašinos darbo greitį.
- Plačiajuosčio ryšio pobūdis: Jis nesukuria aštraus, atskiro piko. Vietoj to, jis padidina triukšmo lygį žemo dažnio spektro srityje, dažnai apibūdinamą kaip „atsitiktinę kuprą“ arba „šieno kupetą“.
- Atsitiktinis ir neperiodinis: vibracija nėra pastovi — amplitudė ir fazė nuolat ir atsitiktinai svyruoja. laiko bangos forma jis atrodo kaip chaotiškas, nesikartojantis signalas, neturintis aiškaus pasikartojančio modelio.
- Kryptis: vibracija paprastai yra radialinė ir gali pasireikšti tiek horizontalia, tiek vertikalia kryptimi.
Kadangi energija pasiskirsto per visą juostą, o ne sutelkta vienoje linijoje, bendras vibracijos lygis gali pastebimai pakilti, net jei nė vienas spektrinis pikas neatrodo nerimą keliantis – tai verta turėti omenyje, vertinant bendrų rodmenų tendencijas.
3. Dažniausios turbulencijos priežastys
Turbulencija yra hidraulinė arba aerodinaminė problema, kurią sukelia sklandaus, suplanuoto skysčio tekėjimo sutrikimai. Dažniausios priežastys:
- Veikimas nepasiekus didžiausio efektyvumo taško (BEP): Siurbliai ir ventiliatoriai suprojektuoti taip, kad efektyviausiai ir sklandžiausiai veiktų tam tikrame jų našumo kreivės taške. Eksploatacija esant srautui, kuris žymiai viršija arba yra mažesnis už BEP srautą, verčia skystį judėti neefektyviai, sukeldama sūkurines sroves, o esant labai mažam srautui tai gali pereiti į recirkuliacija, vidinis atgalinis srautas, kuris pats savaime yra pripažintas žemo dažnio energijos šaltinis.
- Kliūtys srauto kelyje: bet kas, kas trukdo skysčiui tekėti arba sutrikdo jo srautą, gali sukelti sūkurį, įskaitant netinkamai suprojektuotus vamzdžius (pavyzdžiui, staigų lenkimą tiesiai prieš siurblio įsiurbimo angą), iš dalies uždarytus vožtuvus, užsikimšusius filtrus arba svetimkūnius.
- Oro įtraukimas arba kavitacija: oro burbuliukai skystyje (įtraukimas) arba garų burbuliukų susidarymas ir žlugimas (kavitacija), sukuria labai turbulentiškas ir impulsyvias sąlygas, dėl kurių atsiranda stiprus atsitiktinis virpesys.
- Netinkama alyvos surinkimo karterio arba įsiurbimo angos konstrukcija: Siurbliuose netinkamai suprojektuotas surinkimo rezervuaras gali sukelti sūkurines sroves, kurios įsiurbia orą ir sukelia turbulenciją tiesiai į siurbimo angą.
4. Diagnozė ir diferencinė diagnostika
Svarbiausias turbulencijos diagnozavimo požymis yra jos atsitiktinis, plačiajuostis ir žemo dažnio pobūdis. Patyręs analitikas dažnai gali ją atpažinti iš „nestabilaus“ ir plakimas-panašus vibracijos pojūtis pačiame įrenginyje. Tačiau svarbu atskirti turbulenciją nuo kitų žemo dažnio problemų, kurios iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti panašios:
- Mechaninis laisvumas: Dėl laisvumo taip pat susidaro plačiajuosčio dažnio triukšmas, tačiau paprastai tai pasireiškia padidėjusiu triukšmo lygiu visame entire spektras kartu su aiškiai išsiskiriančiais važiavimo greičio harmonikais – harmonikais, kurių nėra grynoje turbulencijoje.
- Alyvos sūkurys: tai yra visiškai atskiras subsinchroninis aukščiausias taškas yra maždaug 0,4–0,48 kartų, o ne platus atsitiktinės energijos iškilimas.
- Trina: Trintis gali generuoti platų dažnių spektrą, tačiau paprastai jame yra daug aukšto dažnio harmonikų ir subharmonikų, o jo laiko signalo forma gali rodyti sutrumpintus arba apkarpytus smailius.
Dažnio pagrindu sudaryta gedimų diagrama, pavyzdžiui, Vibracijos šaltinio identifikatorius gali padėti nustatyti, su kuriuo iš šių požymių turite reikalų, o tais atvejais, kai įtariama kavitacija, Siurblio kavitacijos dažnio skaičiuoklė dar labiau susiaurina paiešką.
5. Turbulencijos koregavimas
Kadangi sūkuriai yra su procesu susijusi problema, o ne mechaninis gedimas, paprastai ją galima išspręsti pašalinant eksploatavimo ar sistemos projektavimo trūkumus, o ne atliekant rotoriaus remonto darbus. Įprasti sprendimai apima siurblio ar ventiliatoriaus darbo taško sugrąžinimą į optimalų našumo tašką (BEP), uždarytų sklendžių atidarymą, filtrų valymą arba vamzdynų modifikavimą, siekiant pašalinti srauto sutrikimus prie įvado. Šiuo atveju vibracijos matavimo prietaiso diagnostinė funkcija yra patvirtinti, kad plačiajuosčio dažnio energija iš tiesų kyla iš srauto, o ne iš besisukančių komponentų gedimo. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pvz., Balanset-1A tai leidžia lengvai atskirti šiuos reiškinius praktikoje: užfiksuojant spektro ir laiko signalų kreives kiekvienoje kryptyje, galima įsitikinti, kad nėra dominuojančio sinchroninio piko ir nėra likutinis disbalansas vibracijos priežastis — nukreipti tyrimą į procesą, o ne į mašiną, ir išvengti dažnos klaidos, kai bandoma išspręsti problemą, kurios balansavimas neišsprendžia.
