Chẩn đoán tình trạng sâu răng
Hiện tượng sủi bọt là một hiện tượng tàn phá xảy ra trong máy bơm và các hệ thống thủy lực khác: sự hình thành nhanh chóng và sự sụp đổ bạo lực (nén lại) của các bong bóng hơi nước trong chất lỏng. Nó xảy ra khi áp suất tĩnh địa phương của chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi của nó, nên chất lỏng tạm thời sôi ở nhiệt độ môi trường và sau đó ngưng tụ lại khi áp suất phục hồi. Mặc dù thường được mô tả là “tiếng rít” hoặc “những viên bi lăn xêu xao”, xoáy cavitation là một nguồn đáng kể của rung động và có thể gây hư hại nghiêm trọng, xói mòn cho cánh quạt và vỏ bơm. Đặc biệt quan trọng, nó là dấu hiệu của hydraulic vấn đề chứ không phải vấn đề cơ học — tuy nhiên nó dễ dàng phát hiện được bằng Phân tích rung động, điều này làm cho nó là một ví dụ điển hình về việc sử dụng rung động để chẩn đoán lỗi quy trình.
1. Định nghĩa: Hiện tượng sủi bọt là gì?
Vật lý của cavitation phụ thuộc vào mối quan hệ giữa áp suất cục bộ và áp suất hơi. Bên trong bơm, chất lỏng tăng tốc khi nó vào mắt cánh quạt, và theo nguyên lý Bernoulli’s gia tốc đó làm giảm áp suất cục bộ. Nếu áp suất giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng, các khoang hơi nước nhỏ sẽ hình thành. Chúng chỉ tồn tại cho đến khi dòng chảy đưa chúng vào vùng áp suất cao hơn — thường là một vài milimet xa hơn trên cánh — nơi chúng sụp đổ gần như tức thì. Mỗi sự sụp đổ là một vụ nén lại vi mô giải phóng một tăng áp suất sắc nét và một bùng nổ năng lượng tần số cao. Nhân đó với hàng ngàn bong bóng hình thành mỗi giây và hiệu ứng tích lũy vừa là tiếng ồn nghe được vừa là rung động có thể đo được, cùng với việc suy giảm chậm chạp, không ngừng của các bề mặt kim loại.
2. Hai loại hiện tượng sủi bọt
a) Hút chân không
Đây là dạng phổ biến nhất. Nó xảy ra khi bơm bị “đói” chất lỏng — tức là khi Đầu Hút Dương Tính Ròng Sẵn Có (NPSHa) giảm xuống dưới Đầu Hút Dương Tính Ròng Cần Thiết (NPSHr) của bơm.
- Cơ chế: Áp suất thấp tại mắt cánh quạt khiến chất lỏng sôi, tạo thành bọt hơi. Khi những bọt hơi này được đưa vào vùng áp suất cao hơn của cánh quạt, chúng sẽ vỡ ra dữ dội.
- Nguyên nhân: bộ lọc hút bị tắc hoặc lưới lọc, van hút đóng một phần, đường hút quá dài hoặc đường kính quá nhỏ, hoặc máy bơm phải nâng chất lỏng từ độ cao quá lớn.
Lề phía hút về cơ bản là một vấn đề NPSH, vì vậy khi thiết kế hoặc khắc phục sự cố cài đặt, sẽ rất hữu ích nếu kiểm tra các con số một cách rõ ràng; của chúng tôi Máy tính NPSH tính toán độ cao sẵn có và cho biết hệ thống đang cách ngưỡng sủi khí bao xa.
b) Hiện tượng sủi bọt khi xả
Hiện tượng này ít phổ biến hơn và xảy ra khi áp suất xả của máy bơm cực kỳ cao, ngăn không cho chất lỏng chảy ra khỏi máy bơm.
- Cơ chế: Chất lỏng bị giữ lại giữa các cánh quạt và tuần hoàn với vận tốc cao, tạo ra vùng chân không áp suất thấp, nơi các bong bóng hình thành. Những bong bóng này sau đó nổ tung khi chúng di chuyển ra khỏi vùng áp suất thấp.
- Nguyên nhân: Van xả bị chặn hoặc đóng, hoặc bơm ngược vào “đầu chết” (đường xả bị chặn hoàn toàn).
Tuần hoàn lại bên trong tốc độ cao phía sau sủi khí xả ra có liên quan chặt chẽ với dòng chảy tái tuần hoàn, một khác không ổn định lưu lượng thấp chia sẻ một số triệu chứng tương tự và là một trong những lỗi bơm ly tâm nhà phân tích học cách phân biệt.
3. Dấu hiệu rung động của hiện tượng sủi bọt
Sự bùng nổ dữ dội của hàng ngàn bong bóng hơi nhỏ không tạo ra một tần số duy nhất, rõ ràng. Thay vào đó, nó tạo ra một dấu hiệu rung động rất riêng biệt:
- Tiếng ồn tầm rộng tần số cao: chỉ báo chính là sự gia tăng đáng kể trong “tầng nền” của Phổ FFT, đặc biệt là ở các tần số cao (thường trên 2.000 Hz). Nó xuất hiện dưới dạng “vòm” rộng của năng lượng ngẫu nhiên chứ không phải là các đỉnh riêng rẽ.
- Ngẫu nhiên và không ổn định: độ rung là ngẫu nhiên và không tuần hoàn — đó chính xác là lý do tại sao nó không tạo ra các đường sắc nét — và biên độ tổng thể có thể dao động đáng chú ý từ lúc này sang lúc khác. Tính ngẫu nhiên này là điều phân biệt sủi khí với dòng chảy thông thường sự hỗn loạn, có xu hướng nhẹ hơn và có tần số thấp hơn.
- Tần số hài của tần số thông qua lưỡi: trong một số trường hợp, năng lượng ngẫu nhiên có thể kích thích tần số đi qua cánh (BPF = số cánh × tốc độ vận hành) và các tần số hài của nó, nhưng tính năng chủ yếu vẫn là tầng nền tiếng ồn rộng. Trên máy bơm, thành phần tương tự này thường được gọi là tần số cánh quạt.
Vì năng lượng rộng và có xung, các kỹ thuật điều chỉnh cho các tác động lặp lại có thể cải thiện chẩn đoán: phân tích đường bao và các chỉ số như hệ số đỉnh phản ứng mạnh mẽ đối với các xung lực sụp đổ bọt nhanh chóng. Nếu sủi khí được để tiến hành, nó có thể gây hư hại thứ cấp — xói mòn của cánh quạt — sau đó giới thiệu một mất cân bằng xuất hiện dưới dạng đỉnh 1× cao, lời nhắc hữu ích rằng một lỗi có thể sinh ra một lỗi khác.
4. Xác nhận
Vì chữ ký là một trong những tiếng ồn ngẫu nhiên, nó có thể bị nhầm lẫn với các nguồn liên quan đến nhiễu loạn hoặc dòng chảy khác, vì vậy xác nhận là đáng giá trước khi cam kết để sửa chữa:
- Nghe: sủi khí thường tạo ra một âm thanh riêng biệt có thể nghe được, giống như sỏi hoặc viên bi lăn quanh bên trong máy bơm — thường là manh mối đầu tiên mà nhà khai thác nhận thấy trên sàn nhà.
- Thay đổi quy trình: đối với khí xoáy hút khả nghi, cần mở từ từ van hút bị đóng một phần hoặc vệ sinh bộ lọc hút, điều này sẽ ngay lập tức giảm hoặc loại bỏ tiếng ồn tần số cao. Bài kiểm tra thay đổi-và-quan sát có chủ ý này là một trong những phương pháp xác nhận hiệu quả nhất có sẵn, bởi vì nó trực tiếp thao tác với nguyên nhân thủy lực.
Điều quan trọng là phải giải quyết khí xoáy hút nhanh chóng. Mỗi sự vỡ tương tác như một chiếc búa phun vi mô, làm hư hại các cánh impeller và ốc xoắn bơm, dẫn đến hỏng hóc sớm. Trong thực tế, quy trình làm việc là xác nhận chữ ký dải rộng trên máy phân tích rung động, loại bỏ nguyên nhân thủy lực, rồi xác minh rằng máy đã trở lại trạng thái cơ học sạch. Một thiết bị hai kênh di động như Balanset-1A rất phù hợp cho bước cuối cùng này: khi lỗi quy trình được khắc phục, nó đo 1× biên độ và pha ở các vòng bi của chính bơm ở tốc độ hoạt động, vì vậy bất kỳ mất cân bằng dư thừa sự mất cân bằng được bỏ lại do xói mòn có thể được định lượng và sửa chữa bằng cân bằng tại chỗ cân bằng.
