Hiểu về tần suất vượt cánh
Định nghĩa: Tần số chuyển động cánh quạt là gì?
Tần suất đi qua cánh quạt (VPF, còn được gọi là tần số cánh quạt hoặc đơn giản là tốc độ cánh quạt) là tần số mà các cánh quạt (cánh) của cánh quạt bơm quay đi qua một điểm tham chiếu cố định như cánh xoắn ốc (lưỡi), cánh khuếch tán hoặc các bộ phận vỏ. Nó được tính bằng số cánh quạt nhân với tần số quay của trục (VPF = Số cánh quạt × Vòng/phút / 60). Đây là giá trị tương đương của bơm. tần số lưỡi dao đi qua trong người hâm mộ.
VPF là hệ thống thủy lực chiếm ưu thế rung động nguồn trong máy bơm ly tâm, thường xuất hiện trong phạm vi 100-500 Hz đối với máy bơm công nghiệp. Theo dõi biên độ VPF và sóng hài cung cấp thông tin chẩn đoán quan trọng về tình trạng cánh quạt, hiệu suất thủy lực và các vấn đề về khe hở.
Tính toán và giá trị điển hình
Công thức
- VPF = Nv × N / 60
- Trong đó Nv = số cánh quạt
- N = tốc độ trục (RPM)
- Kết quả tính bằng Hz
Ví dụ
Máy bơm nhỏ
- 5 cánh quạt ở tốc độ 3500 vòng/phút
- VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz
Bơm quy trình lớn
- 7 cánh quạt ở tốc độ 1750 vòng/phút
- VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz
Bơm tốc độ cao
- 6 cánh quạt ở tốc độ 4200 vòng/phút
- VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz
Số lượng cánh quạt điển hình
- Máy bơm ly tâm: 3-12 cánh (phổ biến nhất là 5-7 cánh)
- Máy bơm nhỏ: Ít cánh quạt hơn (3-5)
- Máy bơm lớn: Nhiều cánh quạt hơn (7-12)
- Máy bơm cột áp cao: Nhiều cánh quạt hơn để truyền năng lượng
Cơ chế vật lý
Xung áp suất
VPF phát sinh từ những thay đổi áp suất thủy lực:
- Mỗi cánh quạt mang chất lỏng với vận tốc cao
- Khi cánh quạt đi qua nước cắt xoắn ốc, xung áp suất được tạo ra
- Chênh lệch áp suất giữa các cánh thay đổi nhanh chóng
- Tạo xung lực trên cánh quạt và vỏ
- Với cánh quạt Nv, xung Nv trên mỗi vòng quay xảy ra
- Tần số dao động = tốc độ cánh quạt = VPF
Tại Điểm Thiết kế (BEP)
- Góc dòng chảy phù hợp với góc cánh quạt
- Dòng chảy êm, ít nhiễu loạn
- Biên độ VPF vừa phải và ổn định
- Phân phối áp suất tối ưu
Điểm thiết kế ngoài
- Góc dòng chảy không khớp với góc cánh quạt
- Tăng độ nhiễu loạn và tách dòng chảy
- Xung áp suất cao hơn
- Biên độ VPF tăng cao
- Các thành phần tần số bổ sung có thể có
Giải thích chẩn đoán
Biên độ VPF bình thường
- Bơm ở điểm hiệu suất tốt nhất (BEP)
- Biên độ VPF ổn định theo thời gian
- Thông thường là 10-30% có biên độ rung 1×
- Phổ sạch với sóng hài tối thiểu
VPF tăng cao cho thấy
Hoạt động ngoài BEP
- Hoạt động lưu lượng thấp (< 70% BEP) làm tăng VPF
- Lưu lượng cao (> 120% BEP) cũng làm tăng VPF
- Hoạt động tối ưu ở 80-110% của BEP
Các vấn đề về khoảng cách từ cánh quạt đến vỏ
- Vòng đeo tay tăng độ hở
- Cánh quạt dịch chuyển do mòn ổ trục
- Biên độ VPF tăng khi độ thanh thải quá mức
- Suy giảm hiệu suất (tuần hoàn nội bộ)
Hư hỏng cánh quạt
- Cánh quạt bị gãy hoặc nứt tạo ra sự bất đối xứng
- Biên độ VPF với dải bên ở tốc độ ±1×
- Xói mòn hoặc tích tụ trên cánh quạt
- Hư hỏng do vật lạ
Cộng hưởng thủy lực
- VPF phù hợp với cộng hưởng âm thanh trong đường ống hoặc vỏ bọc
- Sự khuếch đại biên độ đáng kể
- Có thể gây ra rung động và tiếng ồn về mặt kết cấu
- Có thể yêu cầu sửa đổi hệ thống
Sóng hài VPF
2×VPF trở lên
Nhiều sóng hài chỉ ra vấn đề:
- 2×VPF Hiện tại: Khoảng cách cánh không đồng đều, độ lệch tâm của cánh quạt
- Nhiều sóng hài: Sự nhiễu loạn thủy lực nghiêm trọng, hư hỏng cánh quạt
- Biên độ quá mức: Khả năng xảy ra lỗi mỏi
Hạ âm
- Các thành phần VPF phân số (VPF/2, VPF/3)
- Chỉ ra sự bất ổn của dòng chảy
- Buồng quay hoặc buồng tách
- Phổ biến ở lưu lượng rất thấp
Giám sát và Xu hướng
Thiết lập đường cơ sở
- Ghi lại VPF khi bơm mới hoặc mới đại tu
- Tài liệu tại điểm vận hành thiết kế
- Thiết lập tỷ lệ biên độ VPF/1× bình thường
- Đặt giới hạn báo động (thường là 2-3 lần biên độ VPF cơ bản)
Các thông số xu hướng
- Biên độ VPF: Theo dõi theo thời gian, sự gia tăng cho thấy vấn đề đang phát triển
- Tỷ lệ VPF/1×: Nên duy trì tương đối ổn định
- Nội dung hài hòa: Xuất hiện hoặc phát triển 2×VPF, 3×VPF
- Phát triển dải tần bên: Sự xuất hiện của dải bên ±1× xung quanh VPF
Tương quan điều kiện hoạt động
- Theo dõi VPF so với lưu lượng
- Xác định vùng hoạt động tối ưu (VPF tối thiểu)
- Phát hiện khi điểm vận hành đã dịch chuyển
- Tương quan với sự suy giảm hiệu suất
Hành động khắc phục
Đối với VPF nâng cao
Tối ưu hóa điểm vận hành
- Điều chỉnh lưu lượng để đưa máy bơm đến gần BEP hơn
- Xả ga hoặc điều chỉnh điện trở hệ thống
- Xác minh điều kiện hút phù hợp
Hiệu chỉnh cơ học
- Thay thế vòng đệm mòn (khôi phục khe hở)
- Thay thế cánh quạt bị mòn hoặc hư hỏng
- Sửa lỗi ổ trục cho phép cánh quạt dịch chuyển
- Xác minh vị trí cánh quạt thích hợp (trục và hướng tâm)
Cải tiến thủy lực
- Cải thiện thiết kế đường ống đầu vào (giảm hiện tượng xoáy trước, nhiễu loạn)
- Lắp đặt bộ nắn dòng chảy nếu cần
- Xác minh biên độ NPSH đầy đủ
- Loại bỏ sự cuốn theo không khí
Mối quan hệ với các tần số khác
VPF so với BPF
- Các thuật ngữ thường được sử dụng thay thế cho máy bơm so với quạt
- VPF: Thuật ngữ ưa thích cho máy bơm (cánh quạt trong chất lỏng)
- BPF: Thuật ngữ ưa thích cho quạt (cánh quạt trong không khí)
- Phương pháp tính toán và chẩn đoán giống hệt nhau
VPF so với Tốc độ chạy
- VPF = Nv × (tần số tốc độ chạy)
- VPF luôn có tần số cao hơn 1×
- Đối với cánh quạt 7 cánh, VPF = 7× tần số tốc độ chạy
Tần số chuyển động cánh gạt là thành phần rung động thủy lực cơ bản trong bơm ly tâm. Việc hiểu rõ cách tính toán VPF, nhận biết biên độ bình thường so với biên độ cao, và đối chiếu các mẫu VPF với điều kiện vận hành và tình trạng bơm cho phép chẩn đoán bơm hiệu quả và đưa ra quyết định về tối ưu hóa điểm vận hành, khôi phục khe hở và thay thế cánh bơm.
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 