कॅव्हिटेशन निदान
कॅव्हिटेशन हे एक विनाशकारी घटना आहे जे pumps आणि इतर hydraulic systems मध्ये घडते: द्रवामध्ये vapour bubbles ची जलद निर्मिती आणि तीव्र संकुचन (implosion). द्रवाचा स्थानिक static pressure त्याच्या vapour pressure पेक्षा खाली घसरतो तेव्हा हे घडते, त्यामुळे द्रव क्षणभर ambient temperature ला उकळतो आणि नंतर pressure पूर्ववत होताच पुन्हा condense होतो. याचे वर्णन अनेकदा “hissing” किंवा “marbles rattling” आवाज असे केले जात असले तरी, cavitation हे vibration चे एक लक्षणीय स्रोत आहे आणि impellers व casings ना गंभीर, erosive नुकसान पोहोचवू शकते. महत्त्वाचे म्हणजे, हे यांत्रिक समस्येऐवजी एका हायड्रॉलिक समस्येचे लक्षण आहे — तरीही ते सहजपणे शोधता येते कंपन विश्लेषण, ज्यामुळे process दोषाचे निदान करण्यासाठी vibration चा वापर करण्याचे हे एक उत्कृष्ट उदाहरण ठरते.
1. व्याख्या: Cavitation म्हणजे काय?
कॅव्हिटेशनचे भौतिकशास्त्र स्थानिक दाब आणि बाष्प दाब यांच्यातील संबंधावर अवलंबून असते. पंपाच्या आत, द्रव इंपेलर आयमध्ये प्रवेश करताना त्वरित होतो आणि Bernoulli’s तत्त्वानुसार ती त्वरितता स्थानिक दाब कमी करते. जर दाब द्रवाच्या बाष्प दाबाखाली घसरला, तर सूक्ष्म बाष्प पोकळ्या तयार होतात. प्रवाह त्यांना उच्च-दाबाच्या प्रदेशात — सामान्यतः व्हेनच्या बाजूने काही मिलिमीटर पुढे — नेईपर्यंतच त्या टिकतात, जिथे त्या जवळजवळ तत्काळ कोसळतात. प्रत्येक कोसळणे म्हणजे एक सूक्ष्म स्फोट असतो जो तीव्र दाब शिखर आणि उच्च-वारंवारता ऊर्जेचा झोत सोडतो. दर सेकंदाला तयार होणाऱ्या हजारो बुडबुड्यांनी याचा गुणाकार करा आणि एकत्रित परिणाम म्हणजे ऐकू येणारा आवाज आणि मोजता येणारे कंपन, तसेच धातूच्या पृष्ठभागांचे संथ, अविरत पिटिंग.
2. कॅव्हिटेशनचे दोन प्रकार
अ) सक्शन पोटीकरण
हा सर्वात सामान्य प्रकार आहे. जेव्हा पंपाला द्रवाची “कमतरता” भासते — म्हणजेच, जेव्हा उपलब्ध नेट पॉझिटिव्ह सक्शन हेड (NPSHa) पंपाला आवश्यक असलेल्या नेट पॉझिटिव्ह सक्शन हेड (NPSHr) पेक्षा कमी होते — तेव्हा हा प्रकार घडतो.
- यंत्रणा: इंपेलरच्या आयमधील कमी दाबामुळे द्रव उकळतो आणि बाष्प बुडबुडे तयार होतात. हे बुडबुडे इंपेलर व्हेनच्या बाजूने उच्च-दाबाच्या प्रदेशात नेले जातात तेव्हा ते तीव्रपणे कोसळतात.
- कारणे: बंद पडलेला सक्शन फिल्टर किंवा स्ट्रेनर, अंशतः बंद केलेला सक्शन व्हॉल्व्ह, खूप लांब किंवा खूप कमी व्यासाची सक्शन लाइन, किंवा खूप जास्त उंचीवरून द्रव उचलावा लागणारा पंप.
सक्शन-बाजूचा मार्जिन मूलतः एक NPSH समस्या आहे, त्यामुळे इन्स्टॉलेशनची रचना किंवा समस्यानिवारण करताना आकडे स्पष्टपणे तपासणे उपयुक्त ठरते; आमचे NPSH कॅल्क्युलेटर उपलब्ध हेडची गणना करते आणि सिस्टम कॅव्हिटेशन थ्रेशोल्डच्या किती जवळ चालत आहे हे दर्शवते.
ब) डिस्चार्ज पोटीकरण
हा कमी सामान्य आहे आणि जेव्हा पंपाचा डिस्चार्ज दाब अत्यंत जास्त असतो आणि द्रवाला पंपातून बाहेर वाहण्यापासून रोखतो तेव्हा घडतो.
- यंत्रणा: द्रव इंपेलर व्हेनमध्ये अडकतो आणि उच्च वेगाने पुनःप्रसारित होतो, ज्यामुळे कमी-दाबाचा निर्वात प्रदेश तयार होतो जिथे बुडबुडे तयार होतात. नंतर हे बुडबुडे कमी-दाबाच्या प्रदेशातून बाहेर पडताना स्फोट पावतात.
- कारणे: अवरोधित किंवा बंद डिस्चार्ज व्हॉल्व, किंवा "डेड हेड" विरुद्ध पंपिंग — पूर्णतः अवरोधित डिस्चार्ज लाइन.
डिस्चार्ज कॅव्हिटेशनमागील उच्च-वेग अंतर्गत पुनःप्रसार हा प्रवाहाशी जवळून संबंधित आहे रीसर्क्युलेशन, आणखी एक कमी-प्रवाह अस्थिरता जी काही समान लक्षणे सामायिक करते आणि अनेकांपैकी एक आहे केंद्रापसारक पंप खराबी विश्लेषक वेगळे करायला शिकतो.
3. कॅव्हिटेशनचे कंपन सिग्नेचर
हजारो सूक्ष्म बाष्प बुडबुड्यांचा तीव्र स्फोट एकच, नेमकी वारंवारता निर्माण करत नाही. त्याऐवजी तो एक अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण कंपन सिग्नेचर तयार करतो:
- उच्च-वारंवारता ब्रॉडबँड आवाज: प्राथमिक निर्देशक म्हणजे “नॉइज फ्लोअर” मध्ये लक्षणीय वाढ FFT स्पेक्ट्रम, विशेषतः उच्च वारंवारतांवर (सामान्यतः 2,000 Hz च्या वर). ते वेगळ्या शिखरांऐवजी यादृच्छिक ऊर्जेच्या विस्तृत “कुबड” स्वरूपात दिसते.
- यादृच्छिक आणि अस्थिर: कंपन यादृच्छिक आणि अ-आवर्ती असते — आणि म्हणूनच ते कोणत्याही तीव्र रेषा तयार करत नाही — आणि एकूण अॅम्प्लिट्यूड क्षणाक्षणाला लक्षणीयरीत्या चढउतार होऊ शकते. ही यादृच्छिकता कॅव्हिटेशनला सामान्य प्रवाहापासून वेगळे करते अशांत प्रवाह, जो सामान्यतः सौम्य आणि कमी वारंवारतेचे असते.
- ब्लेड पास वारंवारतेचे संभाव्य हार्मोनिक्स: काही प्रकरणांमध्ये यादृच्छिक ऊर्जा उत्तेजित करू शकते ब्लेड पास वारंवारता (BPF = व्हेनची संख्या × running speed) आणि त्याचे हार्मोनिक्स, परंतु प्रमुख वैशिष्ट्य ब्रॉडबँड नॉइज फ्लोरच राहते. पंपांवर हाच घटक अनेकदा असे संबोधला जातो वेन पास वारंवारता.
ऊर्जा ब्रॉडबँड आणि आवेगात्मक असल्यामुळे, पुनरावृत्ती होणाऱ्या आघातांसाठी अनुकूल केलेली तंत्रे निदान अधिक तीक्ष्ण करू शकतात: लिफाफा विश्लेषण आणि मेट्रिक्स जसे की क्रेस्ट फॅक्टर बुडबुड्यांच्या जलद विघटनाच्या क्षणिक स्थितींना तीव्र प्रतिसाद देतात. कॅव्हिटेशनला वाढू दिल्यास ते दुय्यम नुकसान करू शकते — इम्पेलरची झीज — जे नंतर एक खरे यांत्रिक unbalance निर्माण करते जे उच्च 1× शिखराच्या स्वरूपात दिसते, ही एक उपयुक्त आठवण आहे की एक दोष दुसऱ्या दोषाला जन्म देऊ शकतो.
4. पुष्टीकरण
सिग्नेचर यादृच्छिक नॉइजचे असल्यामुळे, ते इतर अशांतता- किंवा प्रवाह-संबंधित स्रोतांशी गोंधळले जाऊ शकते, म्हणून दुरुस्ती करण्याचा निर्णय घेण्यापूर्वी पुष्टीकरण करणे योग्य ठरते:
- ऐकणे: कॅव्हिटेशन अनेकदा एक वेगळा ऐकू येणारा आवाज निर्माण करते, जणू पंपाच्या आत खडी किंवा गोट्या फिरत आहेत — हा बहुतेकदा ऑपरेटरला जागेवर लक्षात येणारा पहिला संकेत असतो.
- प्रक्रिया बदल: संशयित सक्शन कॅव्हिटेशनसाठी, अंशतः बंद असलेला सक्शन वाल्व काळजीपूर्वक आणि हळूहळू उघडल्याने, किंवा सक्शन स्ट्रेनर साफ केल्याने, उच्च-वारंवारतेचा नॉइज तत्काळ कमी झाला पाहिजे किंवा नाहीसा झाला पाहिजे. ही जाणीवपूर्वक बदला-आणि-निरीक्षण करा चाचणी उपलब्ध असलेल्या सर्वात प्रभावी पुष्टीकरणांपैकी एक आहे, कारण ती थेट हायड्रॉलिक कारणावर नियंत्रण ठेवते.
कॅव्हिटेशनवर त्वरीत उपाय करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. प्रत्येक विघटन एखाद्या सूक्ष्म जेट हॅमरप्रमाणे कार्य करते, इम्पेलर व्हेन आणि पंप व्हॉल्यूटला कुरतडत आणि अकाली बिघाडास कारणीभूत ठरत. प्रत्यक्ष क्षेत्रात, व्यावहारिक कार्यपद्धती म्हणजे व्हायब्रेशन अॅनालायझरवर ब्रॉडबँड सिग्नेचरची पुष्टी करणे, हायड्रॉलिक कारण दूर करणे, आणि नंतर मशीन स्वच्छ यांत्रिक स्थितीत परतल्याची पडताळणी करणे. असे पोर्टेबल दोन-चॅनेल उपकरण जसे की Balanset-1A त्या अंतिम टप्प्यासाठी अतिशय योग्य आहे: एकदा प्रक्रिया दोष दुरुस्त झाला की, ते कार्यगतीवर पंपाच्या स्वतःच्या बेअरिंग्जमध्ये 1× मोजते मोठेपणा आणि टप्पा , त्यामुळे झिजेमुळे मागे राहिलेला कोणताही अवशिष्ट imbalance मोजला जाऊ शकतो आणि जागेवरच केले जाणाऱ्या यांत्रिकीद्वारे दुरुस्त केला जाऊ शकतो balancing.
