理解振动分析中的湍流

定义：什么是湍流？

在振动分析中， 湍流 指流体（液体或气体）在机器（例如泵、风扇或涡轮机）中流动时，呈现混乱、随机且不稳定的状态。这种不规则流动会产生压力波动，并产生强迫作用，导致机器结构产生低频随机振动。

与离散的、周期性的力不同， 不平衡 或 错位湍流产生的振动并非发生在单一的、尖锐的频率上。相反，它表现为宽带、非同步能量的“驼峰”。 FFT 频谱.

湍流振动的特点

• 频率： 这是一种低频现象，通常发生在 10-20 Hz 以下，远低于机器的运行速度。
• 宽带性质： 它不会产生尖锐、明显的峰值，而是会提高频谱低频区域的本底噪声，通常被描述为“随机驼峰”或“干草堆”。
• 随机和非周期性： 振动不稳定。振幅和相位不断随机波动。从 时间波形，它表现为一种混乱的、不重复的信号。
• 方向： 振动通常是径向的，并且可以出现在水平和垂直方向上。

湍流的常见原因

湍流是一种液压或空气动力学问题，由流体设计的平稳流动受到干扰而引起。常见原因包括：

• 远离最佳效率点（BEP）运行： 泵和风扇的设计目标是在其性能曲线上的特定点达到最高效、最平稳的运行。以明显高于或低于最佳效率点的流量运行都会导致流体流动效率低下，从而产生湍流。
• 流动路径中的障碍物： 任何阻碍或扰乱流体路径的因素都可能引起湍流。这包括设计不良的管道（例如，泵吸入口前的急弯）、部分关闭的阀门、堵塞的过滤器或异物。
• 空气夹带或空化： 液体中气泡的存在（夹带）或蒸汽泡的形成和破裂（空化）会产生高度湍流和脉冲条件，从而产生显著的随机振动。
• 污水坑或进水口设计不良： 在泵中，设计不良的油底壳会产生涡流，从而将空气和湍流引入泵吸入口。

诊断和鉴别

诊断湍流的关键在于其随机性、宽带和低频特性。经验丰富的分析人员通常可以通过观察机器本身振动的“非稳定”和“跳动”特性来识别湍流。

区分湍流与其他低频问题非常重要：

• 机械松动： 松散也会产生宽带噪声，但其特征通常是整个频谱的本底噪声升高，以及运行速度的明显谐波，而纯湍流中不存在这些谐波。

– 油膜涡流: 这是位于~0.4-0.48X 处的明显亚同步峰值，而不是随机能量的宽峰。

– 擦： 摩擦可以产生很宽的频率范围，但它通常包含许多高频谐波和次谐波，并且时间波形可能显示截断或削波的峰值。

由于湍流是工艺流程相关问题，而非机械故障，因此解决方案通常涉及纠正操作或系统设计问题。这可能包括调整泵或风扇的工作点、打开阀门、清洁过滤器或修改管道设计。

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