Hvad er de almindelige vibrationsfejltilstande for vandrette centrifugalpumper

Horisontale centrifugalpumper spiller en afgørende rolle i industriel produktion, og vibrationer er en kerneindikator for deres driftstilstand og pålidelighed. Unormale vibrationer accelererer ikke kun slid på kritiske komponenter såsom lejer, mekaniske tætninger og koblinger, men kan også føre til uventet nedetid.

1. Mekaniske fejltilstande

Mekanisk fejl er den mest almindelige og destruktive kilde til vibrationer i centrifugalpumper. Dens karakteristika forekommer ofte ved harmoniske frekvenser af rotorhastigheden (1X), to gange hastigheden (2X) eller højere.

1.1 Ubalance

Ubalance er forårsaget af ujævn massefordeling i pumpehjulet, koblingen eller selve pumpeakslen.

Årsager: Støbefejl, ujævnt slid, asymmetrisk nøgle eller kilegang, eller impeller-korrosion/begroning under langtidsdrift.

Vibrationsegenskaber: Vibrationsenergien er primært koncentreret ved 1X hastighedsfrekvensen, amplituden er typisk stor, og vibrationsretningen (radial) er stabil.

Påvirkning: Dette forårsager, at der genereres periodiske centrifugalkræfter under pumpeakslens rotation, som kontinuerligt udøver dem på lejerne og accelererer lejeudmattelsesfejl.

1.2 Forskydning

Fejljustering refererer til afvigelsen i centerlinjen eller vinklen mellem drevet (f.eks. motor) og pumpeakslen.

Typer: Parallel forskydning og vinkelforskydning er klassificeret som følger.

Vibrationsegenskaber: Den mest typiske karakteristik er en signifikant stigning i vibrationsenergi ved 2X rotationshastighedsfrekvensen, selvom 1X og 3X frekvenser også kan forekomme. Radial forskydning kan være større ved 2X rotationshastighedsfrekvensen, mens vinkelforskydning er høj ved både 1X og 2X frekvenser.

Slag: Dette forårsager periodiske bøjnings- og spændingsændringer i koblingen under rotation, hvilket genererer betydelige reaktionskræfter, der kan beskadige koblingen, lejerne og de mekaniske tætninger alvorligt.

1.3 Lejefejl

Lejer er kritiske komponenter, der modstår radiale og aksiale kræfter. Deres fejl er en af ​​de førende årsager til nedetid på udstyr.

Vibrationsegenskaber: Lejefejl viser sig ikke ved 1X eller 2X frekvensen, men producerer i stedet unikke højfrekvente vibrationer, kendt som lejekarakteristiske frekvenser. Disse frekvenser inkluderer den indre løbebane (BPFI), den ydre løbebane (BPFO), bold/rulle (BSF) og bur (FTF) frekvenser.

Udviklingsstadie: Tidlige fejl kan manifestere sig som højfrekvent tilfældig støj; i mellemtrinnet opstår distinkte bærende karakteristiske frekvenser og deres harmoniske; i det sene stadie bliver disse frekvenser overvældet, hvilket viser sig som bredbånds højfrekvente vibrationer.

1.4 Fundamentløshed og strukturel resonans

Fundamentløshed og resonans er "usynlige dræbere" i centrifugalpumpens vibrationsdiagnose.

Mekanisk løshed: Løse ankerbolte, ujævne bundplader eller for stor spillerum mellem lejesædet og basen.

Vibrationsegenskaber: Typisk manifesteret som en serie af harmoniske vibrationer ved 1X, 2X og 3X hastighedsfrekvenserne, ofte med tilstedeværelsen af ​​halvhastighedsfrekvenser (0,5X) eller endnu mere komplekse underharmoniske, er typiske tegn på ikke-lineær mekanisk løshed.

Strukturel resonans: Opstår, når pumpens driftsfrekvens (1X) nærmer sig pumpens eller rørsystemets naturlige frekvens.

Påvirkning: Resulterer i en dramatisk forstærkning af vibrationsamplitude, med selv mindre ubalancer eller fejljusteringer, der forårsager betydelige vibrationer.

2. Hydrauliske fejltilstande

Hydrauliske fejl er forårsaget af ændringer i væskeflow eller tryk og er tæt forbundet med pumpens driftspunkt.

2.1 Kavitation

Kavitation er fænomenet bobledannelse og kollaps forårsaget af, at trykket på pumpens sugeside falder under det mættede damptryk af den pumpede væske.

Vibrationsegenskaber: Der genereres en unik, tilfældig bredbåndsstøj, med vibrationsenergi spredt i højfrekvensområdet og lyder som sten, der ruller eller knækker inde i pumpehuset.

Slag: Kavitation forårsager alvorlig grubeskader på pumpehjulsmaterialet, hvilket fører til et kraftigt fald i hoved og effektivitet.

2.2 Overspænding og recirkulation

Hydraulisk ustabilitet kan forekomme, når en centrifugalpumpe arbejder under eller over dens designflowhastighed (BEP), især ved lave flows.

Recirkulation: Ved lavt flow kan væske strømme tilbage ved pumpehjulets indløb eller udløb, hvilket forårsager hydraulisk stød.

Overspænding: I nogle centrifugalpumper eller parallelle systemer med flere pumper kan der forekomme store, periodiske udsving i tryk og flow under drift med lavt flow.

Vibrationsegenskaber: Typisk manifesteret som lavfrekvent vibration, typisk under 1× rotationshastigheden, eller bredbånds lavfrekvent energiopbygning. Denne vibration udøver cykliske stødbelastninger på lejer.

2.3 Blade Pass Frequency (BPF)

BPF er trykpulseringen forårsaget af den periodiske forstyrrelse af væsken, når skovlhjulsbladene passerer gennem spiralens skærevand eller diffusorvinger.

Beregning: BPF = Hastighed × Antal blade.

Vibrationsegenskaber: Vibrationsenergi er koncentreret i BPF og dens harmoniske.

Påvirkning: Selvom det normalt er et normalt driftsfænomen, hvis BPF-amplituden er for høj, indikerer det, at afstanden (radialafstanden) mellem spiralens tunge og pumpehjulets ydre diameter ikke er designet korrekt eller er stærkt slidt, eller der er et hydraulisk matchningsproblem mellem pumpehjulet og spiralen.