Hva er de vanlige vibrasjonsfeilmodusene til horisontale sentrifugalpumper

Horisontale sentrifugalpumper spiller en kritisk rolle i industriell produksjon, og vibrasjoner er en kjerneindikator på deres driftstilstand og pålitelighet. Unormale vibrasjoner akselererer ikke bare slitasje av kritiske komponenter som lagre, mekaniske tetninger og koblinger, men kan også føre til uventet nedetid.

1. Mekaniske feilmoduser

Mekanisk feil er den vanligste og mest ødeleggende kilden til vibrasjon i sentrifugalpumper. Dens egenskaper forekommer ofte ved harmoniske frekvenser av rotorhastigheten (1X), to ganger hastigheten (2X), eller høyere.

1.1 Ubalanse

Ubalanse er forårsaket av ujevn massefordeling i pumpehjulet, koblingen eller selve pumpeakselen.

Årsaker: Støpefeil, ujevn slitasje, asymmetrisk nøkkel eller kilespor, eller impellerkorrosjon/begroing under langtidsdrift.

Vibrasjonsegenskaper: Vibrasjonsenergien er primært konsentrert til 1X hastighetsfrekvensen, amplituden er vanligvis stor, og vibrasjonsretningen (radial) er stabil.

Påvirkning: Dette fører til at periodiske sentrifugalkrefter genereres under rotasjon av pumpeakselen, som kontinuerlig utøver dem på lagrene og akselererer utmattingssvikt.

1.2 Feilstilling

Feiljustering refererer til avviket i senterlinjen eller vinkelen mellom drivverket (f.eks. motor) og pumpeakselen.

Typer: Parallell forskyvning og vinkelfeil er klassifisert som følger.

Vibrasjonsegenskaper: Den mest typiske karakteristikken er en betydelig økning i vibrasjonsenergi ved 2X rotasjonshastighetsfrekvensen, selv om 1X og 3X frekvenser også kan forekomme. Radiell feiljustering kan være større ved 2X rotasjonshastighetsfrekvensen, mens vinkelfeiljustering er høy ved både 1X og 2X frekvenser.

Slag: Dette forårsaker periodiske bøynings- og spenningsendringer i koblingen under rotasjon, og genererer betydelige reaksjonskrefter som kan skade koblingen, lagrene og mekaniske tetninger alvorlig.

1.3 Lagerfeil

Lagre er kritiske komponenter som tåler radielle og aksiale krefter. Feilen deres er en av de viktigste årsakene til utstyrsstans.

Vibrasjonsegenskaper: Lagerfeil manifesterer seg ikke ved 1X eller 2X frekvensen, men produserer i stedet unike høyfrekvente vibrasjoner, kjent som lagerkarakteristiske frekvenser. Disse frekvensene inkluderer indre løp (BPFI), ytre løp (BPFO), ball/rulle (BSF) og bur (FTF) frekvenser.

Utviklingsstadium: Feil i tidlig stadium kan manifestere seg som høyfrekvent tilfeldig støy; i mellomstadiet kommer distinkte bærekarakteristiske frekvenser og deres harmoniske frem; i det sene stadiet blir disse frekvensene overveldet, og manifesterer seg som høyfrekvente bredbåndsvibrasjoner.

1.4 Fundamentløshet og strukturell resonans

Fundamentløshet og resonans er "usynlige mordere" i sentrifugalpumpevibrasjonsdiagnose.

Mekanisk løshet: Løse ankerbolter, ujevne bunnplater eller for stor klaring mellom lagersetet og sokkelen.

Vibrasjonsegenskaper: Typisk manifestert som en serie harmoniske vibrasjoner ved 1X-, 2X- og 3X-hastighetsfrekvensene, ofte med tilstedeværelsen av halvhastighetsfrekvenser (0,5X) eller enda mer komplekse subharmoniske, er typiske tegn på ikke-lineær mekanisk løshet.

Strukturell resonans: Oppstår når pumpens driftsfrekvens (1X) nærmer seg den naturlige frekvensen til pumpen eller rørsystemet.

Effekt: Resulterer i en dramatisk forsterkning av vibrasjonsamplitude, med selv mindre ubalanser eller feiljusteringer som forårsaker betydelige vibrasjoner.

2. Hydrauliske feilmoduser

Hydrauliske feil er forårsaket av endringer i væskestrøm eller trykk og er nært knyttet til pumpens driftspunkt.

2.1 Kavitasjon

Kavitasjon er fenomenet bobledannelse og kollaps forårsaket av at trykket på pumpens sugeside faller under det mettede damptrykket til den pumpede væsken.

Vibrasjonsegenskaper: En unik, tilfeldig bredbåndsstøy genereres, med vibrasjonsenergi spredt i høyfrekvensområdet, og høres ut som steiner som ruller eller bryter i pumpekroppen.

Slag: Kavitasjon forårsaker alvorlige gropskader på impellermaterialet, noe som fører til et kraftig fall i hode og effektivitet.

2.2 Overspenning og resirkulasjon

Hydraulisk ustabilitet kan oppstå når en sentrifugalpumpe fungerer under eller over dens designstrømningshastighet (BEP), spesielt ved lave strømninger.

Resirkulering: Ved lave strømninger kan væske strømme tilbake ved pumpehjulets innløp eller utløp, og forårsake hydraulisk sjokk.

Overspenning: I noen sentrifugalpumper eller parallelle systemer med flere pumper kan det oppstå store, periodiske svingninger i trykk og strømning under lavstrømsdrift.

Vibrasjonsegenskaper: manifesteres typisk som lavfrekvent vibrasjon, typisk under 1× rotasjonshastigheten, eller bredbånds lavfrekvent energioppbygging. Denne vibrasjonen utøver sykliske sjokkbelastninger på lagrene.

2.3 Blade Pass Frequency (BPF)

BPF er trykkpulsasjonen forårsaket av den periodiske forstyrrelsen av væsken når impellerbladene passerer gjennom skjærevanns- eller diffusorvingene.

Beregning: BPF = Hastighet × Antall blader.

Vibrasjonsegenskaper: Vibrasjonsenergien er konsentrert i BPF og dens harmoniske.

Slag: Selv om det vanligvis er et normalt driftsfenomen, hvis BPF-amplituden er for høy, indikerer det at klaringen (radiell klaring) mellom spiralens tunge og impellerens ytre diameter ikke er riktig utformet eller er sterkt slitt, eller det er et hydraulisk tilpasningsproblem mellom pumpehjulet og spiralen.