Turbulences izpratne vibrācijas analīzē

Definīcija: Kas ir turbulence?

Vibrāciju analīzes kontekstā turbulence attiecas uz haotisku, nejaušu un nestabilu šķidruma (šķidruma vai gāzes) plūsmu caur mašīnu, piemēram, sūkni, ventilatoru vai turbīnu. Šī nevienmērīgā plūsma rada spiediena svārstības, kas darbojas kā piespiedu funkcija, izraisot zemas frekvences, nejaušu vibrāciju mašīnas konstrukcijā.

Atšķirībā no diskrētiem, periodiskiem spēkiem, ko rada nelīdzsvarotība vai neatbilstība, turbulences radītā vibrācija nerodas vienā, asā frekvencē. Tā vietā tā parādās kā platjoslas, nesinhronas enerģijas "kupris" FFT spektrs.

Turbulences vibrācijas raksturojums

• Biežums: Tā ir zemfrekvences parādība, kas parasti rodas zem 10–20 Hz un krietni zem mašīnas darbības ātruma.
• Platjoslas daba: Tas nerada asu, atšķirīgu maksimumu. Tā vietā tas paaugstina trokšņa līmeni spektra zemfrekvences apgabalā, ko bieži raksturo kā "nejaušus kuprīšus" vai "siena kaudzi".
• Nejauši un neperiodiski: Vibrācija nav vienmērīga. Amplitūda un fāze pastāvīgi un nejauši svārstās. Skatoties no laika viļņa forma, tas parādās kā haotisks, neatkārtojošs signāls.
• Virziens: Vibrācija parasti ir radiāla un var būt gan horizontālā, gan vertikālā virzienā.

Biežākie turbulences cēloņi

Turbulence ir hidrauliska vai aerodinamiska problēma, ko izraisa traucējumi vienmērīgā, projektētajā šķidruma plūsmā. Biežākie cēloņi ir:

• Darbība ārpus labākās efektivitātes punkta (BEP): Sūkņi un ventilatori ir konstruēti tā, lai visefektīvāk un vienmērīgāk darbotos noteiktā to veiktspējas līknes punktā. To darbināšana ar ievērojami lielāku vai mazāku plūsmas ātrumu nekā BEP izraisīs šķidruma neefektīvu plūsmu, radot turbulenci.
• Šķēršļi plūsmas ceļā: Jebkas, kas aizsprosto vai traucē šķidruma ceļu, var izraisīt turbulenci. Tas ietver slikti projektētas caurules (piemēram, asus līkumus tieši pirms sūkņa iesūkšanas ieplūdes atveres), daļēji aizvērtus vārstus, aizsērējušus sietus vai svešķermeņus.
• Gaisa iesūkšana vai kavitācija: Gaisa burbuļu klātbūtne šķidrumā (ieplūšana) vai tvaika burbuļu veidošanās un sabrukšana (kavitācija) rada ļoti turbulentus un impulsīvus apstākļus, kas rada ievērojamas nejaušas vibrācijas.
• Slikta notekcaurules vai ieplūdes atveres konstrukcija: Sūkņos slikti projektēts notekas slāpeklis var radīt virpuļus, kas ievada gaisu un turbulenci sūkņa iesūknēšanas atverē.

Diagnoze un diferenciācija

Turbulences diagnosticēšanas atslēga ir tās nejaušā, platjoslas un zemfrekvences daba. Pieredzējis analītiķis to bieži var identificēt, novērojot vibrācijas "nestabilitāti" un "pulsējošo" raksturu pašā mašīnā.

Ir svarīgi atšķirt turbulenci no citām zemas frekvences problēmām:

• Mehāniskā vaļīgums: Arī vaļīgums rada platjoslas troksni, taču to bieži raksturo paaugstināts trokšņa līmenis visā spektrā un atšķirīgas kustības ātruma harmonikas, kas nav sastopamas tīrā turbulencē.

– Eļļas virpulis: Šis ir atšķirīgs subsinhronais maksimums pie ~0,4–0,48X, nevis plašs nejaušas enerģijas izciļņš.

– Berzēšana: Berzēšana var radīt plašu frekvenču diapazonu, taču tā bieži ietver daudzas augstfrekvences harmonikas un apakšharmonikas, un laika viļņu formā var būt redzamas nošķeltas vai apgrieztas virsotnes.

Tā kā turbulence ir ar procesu saistīta problēma, nevis mehāniska kļūme, risinājums parasti ietver darbības vai sistēmas konstrukcijas problēmas novēršanu. Tas var ietvert sūkņa vai ventilatora darbības punkta regulēšanu, vārstu atvēršanu, sietu tīrīšanu vai cauruļvadu konstrukcijas modificēšanu.

← Atpakaļ uz galveno indeksu