Jakie są najczęstsze tryby awarii wibracji poziomych pomp odśrodkowych

Poziome pompy odśrodkowe odgrywają kluczową rolę w produkcji przemysłowej, a wibracje są głównym wskaźnikiem ich stanu pracy i niezawodności. Nieprawidłowe wibracje nie tylko przyspieszają zużycie krytycznych komponentów, takich jak łożyska, uszczelnienia mechaniczne i sprzęgła, ale mogą również prowadzić do nieoczekiwanych przestojów.

1. Tryby uszkodzeń mechanicznych

Awaria mechaniczna jest najczęstszym i najbardziej destrukcyjnym źródłem wibracji w pompach odśrodkowych. Jego charakterystyka często występuje przy częstotliwościach harmonicznych prędkości wirnika (1X), dwukrotnie większej prędkości (2X) lub większej.

1.1 Nierównowaga

Niewyważenie jest spowodowane nierównomiernym rozkładem masy w wirniku, sprzęgle lub samym wale pompy.

Przyczyny: Wady odlewu, nierównomierne zużycie, asymetryczny wpust lub wpust lub korozja/zanieczyszczenie wirnika podczas długotrwałej pracy.

Charakterystyka wibracji: Energia wibracji koncentruje się głównie przy częstotliwości prędkości 1X, amplituda jest zazwyczaj duża, a kierunek wibracji (promieniowy) jest stabilny.

Wpływ: Powoduje to powstawanie okresowych sił odśrodkowych podczas obrotu wału pompy, stale wywierając je na łożyska i przyspieszając uszkodzenie zmęczeniowe łożysk.

1.2 Niewspółosiowość

Niewspółosiowość odnosi się do odchylenia linii środkowej lub kąta pomiędzy napędem (np. silnikiem) a wałem pompy.

Rodzaje: Niewspółosiowość równoległa i niewspółosiowość kątowa są klasyfikowane w następujący sposób.

Charakterystyka wibracji: Najbardziej typową cechą jest znaczny wzrost energii wibracji przy 2X częstotliwości prędkości obrotowej, chociaż mogą również wystąpić częstotliwości 1X i 3X. Niewspółosiowość promieniowa może być większa przy częstotliwości prędkości obrotowej 2X, natomiast niewspółosiowość kątowa jest wysoka zarówno przy częstotliwościach 1X, jak i 2X.

Wpływ: Powoduje to okresowe zmiany zginania i naprężenia w sprzęgle podczas obrotu, generując znaczne siły reakcji, które mogą poważnie uszkodzić sprzęgło, łożyska i uszczelnienia mechaniczne.

1.3 Usterki łożysk

Łożyska to krytyczne elementy wytrzymujące siły promieniowe i osiowe. Ich awarie są jedną z głównych przyczyn przestojów urządzeń.

Charakterystyka wibracji: Uszkodzenia łożysk nie objawiają się przy częstotliwości 1X lub 2X, lecz zamiast tego wytwarzają unikalne wibracje o wysokiej częstotliwości, zwane częstotliwościami charakterystycznymi łożyska. Częstotliwości te obejmują częstotliwości bieżni wewnętrznej (BPFI), bieżni zewnętrznej (BPFO), częstotliwości kulek/wałeczków (BSF) i klatek (FTF).

Etap rozwoju: Błędy na wczesnym etapie mogą objawiać się losowym szumem o wysokiej częstotliwości; w stopniu środkowym pojawiają się wyraźne częstotliwości charakterystyczne łożyska i ich harmoniczne; na późnym etapie częstotliwości te są przeciążone, co objawia się szerokopasmowymi wibracjami o wysokiej częstotliwości.

1.4 Luźność fundamentów i rezonans strukturalny

Luz podłoża i rezonans to „niewidzialni zabójcy” w diagnostyce wibracji pomp odśrodkowych.

Luzy mechaniczne: Poluzowane śruby kotwowe, nierówne płyty podstawy lub nadmierny luz pomiędzy gniazdem łożyska a podstawą.

Charakterystyka wibracji: Zazwyczaj objawiająca się serią drgań harmonicznych przy częstotliwościach prędkości 1X, 2X i 3X, często z obecnością częstotliwości o połowie prędkości (0,5X) lub nawet bardziej złożonych składowych harmonicznych, jest typowym objawem nieliniowego luzu mechanicznego.

Rezonans strukturalny: Występuje, gdy częstotliwość robocza pompy (1X) zbliża się do częstotliwości drgań własnych pompy lub systemu rurociągów.

Wpływ: Powoduje dramatyczne wzmocnienie amplitudy wibracji, przy czym nawet niewielkie braki równowagi lub niewspółosiowość powodują znaczne wibracje.

2. Tryby awarii hydraulicznych

Awarie hydrauliczne są spowodowane zmianami przepływu lub ciśnienia cieczy i są ściśle związane z punktem pracy pompy.

2.1 Kawitacja

Kawitacja to zjawisko tworzenia się i zapadania pęcherzyków, spowodowane spadkiem ciśnienia po stronie ssawnej pompy poniżej ciśnienia pary nasyconej pompowanej cieczy.

Charakterystyka wibracji: Generowany jest unikalny, przypadkowy, szerokopasmowy hałas z energią wibracji rozproszoną w zakresie wysokich częstotliwości, brzmiący jak kamienie toczące się lub pękające w korpusie pompy.

Wpływ: Kawitacja powoduje poważne uszkodzenia wżerowe materiału wirnika, co prowadzi do gwałtownego spadku wysokości podnoszenia i wydajności.

2.2 Przepięcia i recyrkulacja

Niestabilność hydrauliczna może wystąpić, gdy pompa odśrodkowa pracuje poniżej lub powyżej projektowego natężenia przepływu (BEP), szczególnie przy małych przepływach.

Recyrkulacja: Przy małych przepływach ciecz może cofać się na wlocie lub wylocie wirnika, powodując wstrząs hydrauliczny.

Udar: W niektórych pompach odśrodkowych lub układach równoległych z wieloma pompami podczas pracy przy niskim przepływie mogą wystąpić duże, okresowe wahania ciśnienia i przepływu.

Charakterystyka wibracji: Zwykle objawia się wibracjami o niskiej częstotliwości, zwykle poniżej 1× prędkości obrotowej, lub gromadzeniem się energii o niskiej częstotliwości w szerokopasmowym internecie. Wibracje te wywierają cykliczne obciążenia udarowe na łożyska.

2.3 Częstotliwość przejścia ostrza (BPF)

BPF to pulsacja ciśnienia spowodowana okresowymi zakłóceniami płynu, gdy łopatki wirnika przechodzą przez spiralę odprowadzającą wodę lub łopatki dyfuzora.

Obliczenie: BPF = prędkość × liczba ostrzy.

Charakterystyka wibracji: Energia wibracji koncentruje się w BPF i jego harmonicznych.

Uderzenie: Chociaż jest to zwykle normalne zjawisko operacyjne, jeśli amplituda BPF jest zbyt wysoka, oznacza to, że luz (luz promieniowy) pomiędzy wypustem spiralnym a zewnętrzną średnicą wirnika nie jest prawidłowo zaprojektowany lub jest poważnie zużyty, lub występuje problem dopasowania hydraulicznego pomiędzy wirnikiem a spiralą.