Vzroki in rešitve za nenormalne vibracije v črpalkah z dvojnim-sesalnim-razdeljenim ohišjem

Vibriranje črpalk z dvojnim-sesalnim-ohišjem je kot osrednja komponenta sistemov za transport tekočine ključni tehnični izziv pri upravljanju inženiringa. Vibracije ne samo, da neposredno oslabijo stabilnost delovanja črpalke in zmanjšajo učinkovitost transporta, ampak tudi pospešijo obrabo in staranje kritičnih komponent, kot so ležaji in tesnila. Dolgotrajno kopičenje lahko povzroči strukturne poškodbe ohišja črpalke in celo povzroči puščanje cevovoda, izpad opreme in druga varnostna tveganja. Zato so natančna identifikacija vzrokov za vibracije, obvladovanje metod znanstvene presoje in izvajanje ciljno usmerjenih preventivnih in nadzornih ukrepov ključnega pomena za podaljšanje življenjske dobe opreme in zagotavljanje neprekinjene proizvodnje.

• Glavni vzrok nenormalnih vibracij v črpalki z dvojnim-sesalnim-razdeljenim ohišjem

Vibracije v dvojnih-sesalnih črpalkah večinoma povzroča kombinacija dejavnikov, vključno z namestitvijo opreme, stanjem komponent, zasnovo cevovoda in parametri delovanja. Te dejavnike je mogoče strniti v naslednje kategorije:

Kavitacija

Vzrok: To je eden glavnih vzrokov za vibracije črpalke. Lokalni tlak v črpalki je nižji od tlaka nasičene pare črpane tekočine, kar ustvarja mehurčke. Ti mehurčki se zrušijo v-območju visokega tlaka in povzročijo močne udarce in tresljaje.

Simptomi: Vibracije, ki jih spremljajo poki, močno nihanje kazalca manometra na izhodu in zmanjšana zmogljivost (zmanjšan pretok in višina).

Posebni vzroki:

Nezadosten vstopni tlak (npr. premajhna odprtina vstopnega ventila, zamašitev filtra, neustrezna zasnova vstopne cevi z zračnimi žepi).

Previsoka temperatura medija, ki vodi do povečanega nasičenega parnega tlaka.

Delovna točka črpalke predaleč odstopa od projektne točke (deluje v območjih visokega ali nizkega pretoka).

Hidravlično pulziranje / val

Vzrok: Ko črpalka deluje pod-načrtovanimi pogoji (zlasti pri nizkih stopnjah pretoka), pride do ločevanja toka in vrtincev znotraj propelerja, kar povzroči periodična in močna nihanja izhodnega tlaka.

Simptomi: v črpalki in cevovodu se pojavljajo nizko-frekvenčne,-visoke{1}}amplitude in hudi tresljaji ter hrup, ki spominjajo na "dihanje".

Vodno kladivo

Vzrok: Hiter zagon-in zaustavitev črpalk ali ventilov povzroči drastično spremembo količine tekočine, kar ustvarja tlačne valove v cevovodu.

Simptomi: Nenadni, glasni zvoki in udarni tresljaji, ki lahko resno poškodujejo črpalke in cevovode.

Nestabilen pretok / sesalni vrtinec

Vzrok: Neustrezna zasnova dovodnega rezervoarja (npr. nezadostna globina potopitve, bližina sten ali dna rezervoarja), ustvarjanje vrtincev, ki vlečejo zrak v črpalko.

Simptomi: neenakomerne vibracije, ki jih spremlja hrup in nihanje delovanja.

Neuravnoteženost rotorja

Vzroki: Neenakomerna porazdelitev mase v rotorju črpalke (tekač, puša itd.) zaradi obrabe, korozije, luščenja ali proizvodnih napak.

Simptomi: Frekvenca vibracij je v prvi vrsti 1-kratna vrtilna hitrost, amplituda pa narašča s hitrostjo. To je najpogostejši vzrok mehanskih vibracij v vrtečih se strojih.

Slaba poravnava

Vzrok: Natančnost poravnave sklopke črpalke in motorja je izven tolerance. Pri črpalkah z dvojnim-sesalnim-razdeljenim ohišjem sta črpalka in motor običajno poravnana kot celota.

Simptomi: frekvence tresljajev so večinoma 1- do 2-kratne vrtilne hitrosti, s potencialno pomembnimi aksialnimi tresljaji. Po vročem delovanju lahko temperaturne spremembe spremenijo poravnavo.

Okvara ležaja

Vzroki: obraba, luknjičaste poškodbe ali poškodbe kletke v kotalnih ležajih; prevelika zračnost ali nihanje oljnega filma v drsnih ležajih.

Simptomi: Visoka frekvenca vibracij, ki jo lahko spremlja značilen udarni zvok. Za diagnozo je potrebna spektralna analiza.

Upogibanje ali obraba gredi

Vzroki: dolgotrajno-delovanje, toplotna deformacija ali neenakomerna obraba lahko povzročijo ukrivljanje gredi črpalke.

Simptomi: podobni neuravnoteženosti, vendar so osne vibracije običajno tudi bolj izrazite.

• Znanstvene metode za ocenjevanje vibracij dvojno-sesalnih črpalk z deljenim-ohišjem

Natančna diagnoza težav z vibracijami zahteva kombinacijo vizualnega opazovanja in strokovnega testiranja. V praksi se lahko uporabljajo naslednje tri metode:

1. Metoda vizualnega opazovanja: S poslušanjem zvoka delovanja črpalne enote (običajno enoten in stabilen zvok; pojavljajo se nenormalni zvoki in zvoki), opazovanjem amplitude vibracij (znatno povečana amplituda na površini telesa črpalke, vibracije cevi) in preverjanjem puščanja v tesnilih je mogoče narediti predhodno presojo glede prisotnosti in resnosti vibracij.
2. Profesionalna metoda spremljanja instrumentov: Z uporabo analizatorja vibracij se zbirajo podatki o pospešku vibracij, hitrosti in premikih ključnih komponent, kot sta ležajni konec telesa črpalke in gred črpalke. Ti podatki se nato primerjajo s standardnimi vrednostmi v nacionalnem standardu GB/T6075.3-2019 "Mehanske vibracije - Ugotavljanje intenzivnosti vibracij strojev - 3. del: Industrijski stroji z nazivno močjo večjo od 15kW in nazivno hitrostjo med 120r/min in 15000r/min", da se natančno določi vrsta vibracij preseganje standarda (npr. neuravnotežene vibracije, vibracije zaradi neusklajenosti).
3. Metoda razstavljanja in pregleda sestavnih delov: občasno ustavite črpalko in razstavite ohišje črpalke, da preverite zračnost ležaja (zamenjajte, če presega standard), obrabo rotorja in dinamično ravnovesje (lahko se preizkusi z dinamičnim balanserjem), upogib gredi in celovitost tesnila ter raziščete morebitne nevarnosti tresljajev, ki jih povzroča obraba komponent.

• Ciljno usmerjene rešitve za vibracije v črpalkah z dvojnim-sesalnim-razdeljenim ohišjem

V kombinaciji z vzroki za vibracije so naslednje inženirske rešitve oblikovane iz celotnega procesa izdelave opreme, namestitve, delovanja in vzdrževanja, ki lahko učinkovito zmanjšajo tveganja zaradi vibracij:

1. Strogi standardi za inšpekcijo ohišja črpalke: Preden zapustijo tovarno, so potrebni preskusi dinamičnega ravnotežja in preskusi togosti, da se zagotovi skladnost osnovnih komponent, kot so rotorji in gredi črpalke, s "Splošnimi tehničnimi pogoji GB/T13008-2018 za centrifugalne črpalke, črpalke z mešanim tokom, črpalke z aksialnim tokom in vrtinčne črpalke"; natančnost obdelave ohišja črpalke se pred namestitvijo pregleda, da se preprečijo vibracije, ki jih povzročajo proizvodne napake.
2. Optimizirajte konstrukcijsko zasnovo rotorja: na podlagi dejanskega prenosnega medija (kot je čista voda, tekočine, ki vsebujejo majhno količino nečistoč) in parametrov delovnih pogojev uporabite simulacijo mehanike tekočin za optimizacijo radianov lopatic rotorja ter vstopnih in izstopnih kotov, izboljšajte hidravlično učinkovitost rotorja in zmanjšajte vibracije, ki jih povzroča udar tekočine; redno preverjajte obrabo rotorja in ga popravite ali pravočasno zamenjajte, če se odkrije kavitacija in korozija.
3. Okrepite predobdelavo medija: namestite filter (velikost por filtra manj kot ali enaka 0,1 mm) na vstopnem koncu črpalne enote, da zmanjšate vsebnost nečistoč, kot so usedline in delci v vodi, zmanjšate obrabo tekača in ležajev zaradi brušenja ter se izognete vibracijam, ki jih povzroča kontaminacija medija iz vira.
4. Optimizirajte konfiguracijo cevovodnega sistema: prilagodite postavitev vstopnih in izstopnih cevovodov, da zagotovite, da razdalja med priključkom črpalke in kolenom ni manjša od 3-kratnega premera cevi, da zmanjšate vrtinčne tokove tekočine; povečajte nosilce cevovoda, da povečate togost in preprečite resonanco cevovoda; namestite počasi{1}}zapiralne ventile in dušilce zvoka, da ublažite udarec vodnega kladiva na telo črpalke.
5. Standardizirajte postopek namestitve in gradnje: temelj črpalne enote je treba zaliti z betonom s stopnjo trdnosti najmanj C30, sidrne vijake pa je treba namestiti s proti-rahljajočimi podložkami in zategniti v skladu s predpisanim momentom; med namestitvijo uporabite merilni indikator, da popravite soosnost gredi črpalke in gredi motorja (radialno odtekanje manj kot ali enako 0,05 mm), zagotovite, da je vodoravni odklon telesa črpalke manjši ali enak 0,2 mm/m, in zagotovite uravnoteženo obremenitev med delovanjem.
6. Optimizirajte delovno okolje in parametre: nadzorujte temperaturo delovnega okolja črpalnega agregata na 5-40 stopinj, da preprečite pospešeno staranje ležajev in tesnil zaradi visokih temperatur; razumno prilagodite delovne parametre glede na proizvodne potrebe, da zagotovite, da sta hitrost in pretok znotraj nazivnega območja črpalnega agregata (priporočljivo je, da se delovni izkoristek vzdržuje v območju visokega izkoristka 75 %-100 %), da se izognete preobremenitvenemu delovanju.

Nadzor vibracij pri črpalkah z dvojnim-sesalnim-razdeljenim ohišjem bi moral upoštevati načelo "najprej preprečevanje, natančno upravljanje": podjetja bi morala voditi redne dnevnike delovanja in vzdrževanja ter izvajati spremljanje podatkov o vibracijah in preglede komponent vsakih 3-6 mesecev; pri starejših črpalnih agregatih (ki delujejo več kot 5 let) se lahko poveča pogostost preverjanja dinamičnega ravnovesja in preverjanja koaksialnosti; če se odkrijejo čezmerne vibracije, je treba vzrok najprej poiskati s spremljanjem instrumentov, nato pa sprejeti ciljne ukrepe, kot so zamenjava komponent, prilagoditev cevovodov ali optimizacija parametrov, da se izognemo slepim popravilom.