ทำความเข้าใจความปั่นป่วนในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: ความปั่นป่วนคืออะไร?

ในบริบทของการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ความปั่นป่วน หมายถึงการไหลของของไหล (ของเหลวหรือก๊าซ) ที่วุ่นวาย สุ่ม และไม่เสถียร ผ่านเครื่องจักร เช่น ปั๊ม พัดลม หรือกังหัน การไหลที่ไม่แน่นอนนี้ก่อให้เกิดความผันผวนของแรงดัน ซึ่งทำหน้าที่เป็นแรงผลักดัน ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบสุ่มความถี่ต่ำในโครงสร้างของเครื่องจักร

ต่างจากแรงที่เกิดขึ้นเป็นระยะๆ ที่เกิดจาก ความไม่สมดุล หรือ การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องการสั่นสะเทือนจากความปั่นป่วนไม่ได้เกิดขึ้นที่ความถี่เดียวที่คมชัด แต่ปรากฏเป็น "คลื่นกระแทก" ของพลังงานแบนด์วิดท์กว้างที่ไม่ซิงโครนัสใน FFT spectrum.

ลักษณะเฉพาะของการสั่นสะเทือนแบบปั่นป่วน

• ความถี่: เป็นปรากฏการณ์ความถี่ต่ำ โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นต่ำกว่า 10-20 เฮิรตซ์ และต่ำกว่าความเร็วในการทำงานของเครื่องจักรมาก
• ลักษณะบรอดแบนด์: มันไม่ได้สร้างจุดสูงสุดที่คมชัดและชัดเจน แต่กลับเพิ่มระดับสัญญาณรบกวนพื้นฐาน (noise floor) ในช่วงความถี่ต่ำของสเปกตรัม ซึ่งมักเรียกว่า "คลื่นโค้งสุ่ม" หรือ "กองหญ้า"
• แบบสุ่มและไม่เป็นระยะ: การสั่นสะเทือนไม่คงที่ แอมพลิจูดและเฟสมีการผันผวนอย่างต่อเนื่องและสุ่ม เมื่อมองใน รูปคลื่นเวลามันปรากฏเป็นสัญญาณที่วุ่นวายและไม่เกิดซ้ำ
• ทิศทาง: โดยทั่วไปการสั่นสะเทือนจะเป็นแบบรัศมีและอาจเกิดขึ้นได้ทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง

สาเหตุทั่วไปของความปั่นป่วน

ความปั่นป่วน (Turbulence) เป็นปัญหาทางไฮดรอลิกหรืออากาศพลศาสตร์ที่เกิดจากการรบกวนการไหลของของไหลที่ราบรื่นและได้รับการออกแบบมา สาเหตุทั่วไป ได้แก่:

• การดำเนินงานห่างจากจุดประสิทธิภาพสูงสุด (BEP): ปั๊มและพัดลมได้รับการออกแบบมาให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและราบรื่นที่สุด ณ จุดใดจุดหนึ่งบนเส้นโค้งประสิทธิภาพ การใช้งานที่อัตราการไหลที่สูงหรือต่ำกว่า BEP อย่างมากจะทำให้ของไหลไหลอย่างไม่มีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดการปั่นป่วน
• สิ่งกีดขวางในเส้นทางการไหล: สิ่งใดก็ตามที่กีดขวางหรือรบกวนเส้นทางของของไหลอาจทำให้เกิดการปั่นป่วนได้ ซึ่งรวมถึงท่อที่ออกแบบไม่ดี (เช่น โค้งหักศอกก่อนถึงทางเข้าดูดของปั๊ม) วาล์วที่ปิดไม่สนิท ตัวกรองที่อุดตัน หรือสิ่งแปลกปลอม
• การดูดอากาศเข้าหรือการเกิดโพรงอากาศ: การมีฟองอากาศอยู่ในของเหลว (การพา) หรือการก่อตัวและการยุบตัวของฟองไอ (การเกิดโพรงอากาศ) ก่อให้เกิดสภาวะปั่นป่วนและแรงกระตุ้นสูง ซึ่งก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบสุ่มอย่างมีนัยสำคัญ
• การออกแบบบ่อพักน้ำหรือทางเข้าที่ไม่ดี: ในปั๊ม ถังพักน้ำที่ออกแบบมาไม่ดีอาจทำให้เกิดกระแสน้ำวนที่นำอากาศและความปั่นป่วนเข้าไปในช่องดูดของปั๊ม

การวินิจฉัยและการแยกความแตกต่าง

กุญแจสำคัญในการวินิจฉัยความปั่นป่วนคือลักษณะความปั่นป่วนแบบสุ่ม แบนด์กว้าง และความถี่ต่ำ นักวิเคราะห์ที่มีประสบการณ์มักจะสามารถระบุได้โดยการสังเกตลักษณะ "ไม่มั่นคง" และ "การเต้น" ของการสั่นสะเทือนบนตัวเครื่องเอง

สิ่งสำคัญคือการแยกความแตกต่างระหว่างความปั่นป่วนจากปัญหาความถี่ต่ำอื่นๆ:

• ความคลายตัวทางกล: ความหลวมยังสร้างสัญญาณรบกวนแบบบรอดแบนด์ด้วย แต่บ่อยครั้งที่มันมีลักษณะเป็นพื้นเสียงรบกวนที่สูงขึ้นทั่วทั้งสเปกตรัมและฮาร์มอนิกที่แตกต่างกันของความเร็วในการทำงาน ซึ่งไม่มีอยู่ในความปั่นป่วนล้วนๆ

– กระแสน้ำวนน้ำมัน: นี่คือจุดสูงสุดแบบซับซิงโครนัสที่ชัดเจนที่ ~0.4-0.48X ไม่ใช่จุดสูงสุดที่กว้างของพลังงานสุ่ม

– การถู: การถูสามารถสร้างช่วงความถี่ได้กว้าง แต่บ่อยครั้งที่ประกอบด้วยฮาร์โมนิกความถี่สูงและฮาร์โมนิกย่อยจำนวนมาก และรูปคลื่นเวลาอาจแสดงจุดสูงสุดที่ถูกตัดทอนหรือถูกตัดทอน

เนื่องจากความปั่นป่วนเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ ไม่ใช่ความผิดพลาดทางกล วิธีแก้ปัญหาโดยทั่วไปจึงเกี่ยวข้องกับการแก้ไขปัญหาด้านการดำเนินงานหรือการออกแบบระบบ ซึ่งอาจรวมถึงการปรับจุดทำงานของปั๊มหรือพัดลม การเปิดวาล์ว การทำความสะอาดตัวกรอง หรือการปรับเปลี่ยนการออกแบบท่อ

← กลับสู่ดัชนีหลัก