Разумевање турбуленције у анализи вибрација

Дефиниција: Шта је турбуленција?

У контексту анализе вибрација, турбуленција односи се на хаотичан, случајан и нестабилан ток флуида (течности или гаса) кроз машину, као што је пумпа, вентилатор или турбина. Овај неправилан ток ствара флуктуације притиска које делују као присилна функција, изазивајући нискофреквентне, случајне вибрације у структури машине.

За разлику од дискретних, периодичних сила изазваних неравнотежа или неусклађеност, вибрација од турбуленције се не јавља на једној, оштрој фреквенцији. Уместо тога, појављује се као „грба“ широкопојасне, несинхроне енергије у FFT spectrum.

Карактеристике турбуленције и вибрација

• Учесталост: То је феномен ниске фреквенције, који се обично јавља испод 10-20 Hz и знатно испод брзине рада машине.
• Природа широкопојасног интернета: Не производи оштар, јасан врх. Уместо тога, подиже ниво шума у нискофреквентном подручју спектра, често описаном као „случајна грба“ или „пласт сена“.
• Случајно и непериодично: Вибрација није стабилна. Амплитуда и фаза стално и насумично флуктуирају. Када се посматра у временски таласни облик, појављује се као хаотичан, непонављајући сигнал.
• Смер: Вибрација је типично радијална и може бити присутна и у хоризонталном и у вертикалном правцу.

Уобичајени узроци турбуленције

Турбуленција је хидраулички или аеродинамички проблем узрокован поремећајима глатког, пројектованог тока флуида. Уобичајени узроци укључују:

• Рад ван тачке најбоље ефикасности (BEP): Пумпе и вентилатори су пројектовани да раде најефикасније и најглађе у одређеној тачки на својој кривој перформанси. Њихов рад са знатно већим или нижим протоком од најбоље могуће електричне тачке (BEP) довешће до неефикасног протока флуида, стварајући турбуленцију.
• Препреке на путањи протока: Све што омета или омета путању флуида може изазвати турбуленцију. То укључује лоше пројектоване цеви (нпр. оштре кривине непосредно испред усисног отвора пумпе), делимично затворене вентиле, зачепљене цедиљке или стране предмете.
• Увлачење ваздуха или кавитација: Присуство мехурића ваздуха у течности (увлачење) или формирање и колапс мехурића паре (кавитација) ствара веома турбулентне и импулсивне услове, који генеришу значајне случајне вибрације.
• Лош дизајн картера или усисне цеви: Код пумпи, лоше пројектована картера може створити вртлоге који уносе ваздух и турбуленцију у усис пумпе.

Дијагноза и диференцијација

Кључ за дијагностиковање турбуленције је њена случајна, широкопојасна и нискофреквентна природа. Искусан аналитичар је често може идентификовати посматрањем „нестабилне“ и „пулсирајуће“ природе вибрација на самој машини.

Важно је разликовати турбуленцију од других проблема ниских фреквенција:

• Механичка лабавост: Лабавост такође ствара широкопојасну буку, али је често карактерише повишен ниво буке у целом спектру и изразити хармоници брзине трчања, који су одсутни код чисте турбуленције.

– Уљни вртлог: Ово је изразит субсинхрони врх на ~0,4-0,48X, а не широка грба случајне енергије.

– Трљање: Трљање може генерисати широк опсег фреквенција, али често укључује многе високофреквентне хармонике и субхармонике, а временски таласни облик може показивати скраћене или одсечене врхове.

Пошто је турбуленција проблем везан за процес, а не механички квар, решење обично укључује исправљање оперативног проблема или проблема у дизајну система. То може укључивати подешавање радне тачке пумпе или вентилатора, отварање вентила, чишћење цедила или модификацију дизајна цеви.

← Назад на главни индекс