Razumevanje frekvence prehoda lopatic
Definicija: Kaj je frekvenca prehoda lopatic?
Frekvenca prehoda lopatic (VPF, imenovana tudi frekvenca lopatic rotorja ali preprosto prehod lopatic) je frekvenca, s katero lopatice (lopatice) vrtečega se rotorja črpalke prehajajo mimo stacionarne referenčne točke, kot je spiralni jeziček, lopatice difuzorja ali značilnosti ohišja. Izračuna se kot število lopatic rotorja, pomnoženo z vrtilno frekvenco gredi (VPF = število lopatic × vrt/min / 60). To je ekvivalent črpalke frekvenca prehoda lopatice v oboževalcih.
VPF je prevladujoča hidravlična vibracije vir v centrifugalnih črpalkah, ki se običajno pojavlja v območju 100–500 Hz za industrijske črpalke. Spremljanje amplitude VPF in njene harmoniki zagotavlja ključne diagnostične informacije o stanju rotorja, hidravlični zmogljivosti in težavah z zračnostjo.
Izračun in tipične vrednosti
Formula
- VPF = Nv × N / 60
- Kjer je Nv = število lopatic rotorja
- N = hitrost gredi (vrt/min)
- Rezultat v Hz
Primeri
Majhna črpalka
- 5 lopatic pri 3500 vrt/min
- VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz
Velika procesna črpalka
- 7 lopatic pri 1750 vrt/min
- VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz
Visokohitrostna črpalka
- 6 lopatic pri 4200 vrt/min
- VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz
Tipično število lopatic
- Centrifugalne črpalke: 3–12 lopatic (najpogosteje 5–7)
- Majhne črpalke: Manj lopatic (3–5)
- Velike črpalke: Več lopatic (7–12)
- Visokotlačne črpalke: Več lopatic za prenos energije
Fizični mehanizem
Pulzacije tlaka
VPF nastane zaradi sprememb hidravličnega tlaka:
- Vsaka lopatica rotorja prenaša tekočino z veliko hitrostjo
- Ko lopatica prehaja skozi spiralni vodni kanal, nastane tlačni impulz
- Razlika v tlaku na lopaticah se hitro spreminja
- Ustvari impulz sile na rotorju in ohišju
- Pri lopaticah Nv se pojavi število impulzov na vrtljaj Nv
- Frekvenca pulziranja = hitrost prehoda lopatic = VPF
Na projektni točki (BEP)
- Kot pretoka se ujema s kotom lopatic
- Gladek pretok, minimalna turbulenca
- Amplituda VPF zmerna in stabilna
- Optimalna porazdelitev tlaka
Izven projektne točke
- Kot pretoka se ne ujema s kotom lopatic
- Povečana turbulenca in ločitev toka
- Višje pulzacije tlaka
- Povišana amplituda VPF
- Možne dodatne frekvenčne komponente
Diagnostična interpretacija
Normalna amplituda VPF
- Črpalka na točki največje učinkovitosti (BEP)
- Amplituda VPF stabilna skozi čas
- Običajno 10-30% z 1× amplitudo vibracij
- Čist spekter z minimalnimi harmoniki
Povišan VPF kaže
Delovanje izklopljeno BEP
- Delovanje z nizkim pretokom (< 70% BEP) poveča VPF
- Visok pretok (> 120% BEP) prav tako zviša VPF
- Optimalno delovanje pri 80–1101 TP3T BEP
Težave z razdaljo med rotorjem in ohišjem
- Obrabljeni obrabni obroči povečajo zračnost
- Premik rotorja zaradi obrabe ležajev
- Amplituda VPF se poveča s prekomernim razmikom
- Zmanjšanje zmogljivosti (notranja recirkulacija)
Poškodba rotorja
- Zlomljene ali razpokane lopatice ustvarjajo asimetrijo
- Amplituda VPF z stranski pasovi pri hitrosti ±1×
- Erozija ali nabiranje oblog na lopaticah
- Poškodba tujih predmetov
Hidravlična resonanca
- VPF se ujema z akustično resonanco v ceveh ali ohišju
- Dramatično ojačanje amplitude
- Lahko povzroči strukturne vibracije in hrup
- Morda bodo potrebne spremembe sistema
VPF harmoniki
2×VPF in višje
Več harmonikov kaže na težave:
- 2×VPF prisoten: Neenakomeren razmik lopatic, ekscentričnost rotorja
- Več harmonikov: Huda hidravlična turbulenca, poškodba lopatic
- Prekomerne amplitude: Možnost okvar zaradi utrujenosti
Subharmoniki
- Delne komponente VPF (VPF/2, VPF/3)
- Označuje nestabilnost pretoka
- Vrtljive stojnice ali ločevalne celice
- Pogosto pri zelo nizkih pretokih
Spremljanje in trendi
Vzpostavitev izhodiščne vrednosti
- Zabeležite VPF, ko je črpalka nova ali na novo remontirana
- Dokument na delovni točki načrtovanja
- Vzpostavite normalno razmerje amplitude VPF/1×
- Nastavite meje alarma (običajno 2–3 × amplituda izhodiščne vrednosti VPF)
Trendni parametri
- Amplituda VPF: Spremljajte sčasoma, naraščanje kaže na razvoj težave
- Razmerje VPF/1×: Moral bi ostati relativno konstanten
- Harmonična vsebina: Pojav ali rast 2×VPF, 3×VPF
- Razvoj stranskega pasu: Pojav stranskih pasov ±1× okoli VPF
Korelacija obratovalnih pogojev
- Sledenje VPF v primerjavi s pretokom
- Določite optimalno delovno območje (minimalni VPF)
- Zaznavanje premika delovne točke
- Korelacija z degradacijo zmogljivosti
Korektivni ukrepi
Za povišan VPF
Optimizacija delovne točke
- Prilagodite pretok, da se črpalka približa najboljši možni temperaturi (BEP).
- Izpraznite dušilko ali prilagodite upor sistema
- Preverite, ali so pogoji sesanja ustrezni
Mehanska korekcija
- Zamenjajte obrabljene obrabne obroče (obnovite zračnost)
- Zamenjajte obrabljen ali poškodovan rotor
- Odpravite težave z ležaji, kar omogoča premik rotorja
- Preverite pravilen položaj rotorja (aksialni in radialni)
Hidravlične izboljšave
- Izboljšajte zasnovo dovodnih cevi (zmanjšajte predhodno vrtinčenje in turbulenco)
- Po potrebi namestite uravnalnike pretoka
- Preverite ustrezno mejo NPSH
- Odpravite vdor zraka
Razmerje do drugih frekvenc
VPF proti BPF
- Izraza, ki se pogosto uporabljata kot sopomenki za črpalke in ventilatorje
- VPF: Prednostni izraz za črpalke (lopatice v tekočini)
- BPF: Prednostni izraz za ventilatorje (lopatice v zraku)
- Izračun in diagnostični pristop sta enaka
VPF v primerjavi s hitrostjo teka
- VPF = Nv × (frekvenca hitrosti delovanja)
- VPF vedno višja frekvenca kot 1×
- Za 7-krilni rotor je VPF = 7 × frekvenca vrtljajev delovanja
Frekvenca premikanja lopatic je temeljna hidravlična komponenta vibracij v centrifugalnih črpalkah. Razumevanje izračuna VPF, prepoznavanje normalnih in povišanih amplitud ter povezava vzorcev VPF z obratovalnimi pogoji in stanjem črpalke omogoča učinkovito diagnostiko črpalke in vodi odločitve o optimizaciji obratovalne točke, obnovi zračnosti in zamenjavi rotorja.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 