流體引起的振動(dòng)知多少
發(fā)布時(shí)間：2024-11-19 08:38:02 發(fā)布人：泵閥
與不平衡、不對(duì)中以及共振等許多問題不同，流體引起的振動(dòng)往往與設(shè)備的工藝運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。這就是說，依照設(shè)備類型的不同，設(shè)備的負(fù)荷以及設(shè)備承擔(dān)的工藝角色對(duì)振動(dòng)的影響會(huì)很大。
流體引起的振動(dòng)包括以下幾種情況：
流體動(dòng)力
氣蝕和抽空
回流
紊流
喘振
流體堵塞
流體動(dòng)力
很多類別的設(shè)備，包括泵、風(fēng)機(jī)、透平機(jī)、真空泵等等，均會(huì)不可避免地因?yàn)樗鼈兊娜~片作用在輸送的流體（液體或氣體）上而產(chǎn)生流體動(dòng)力。
一般，流體動(dòng)力的產(chǎn)生遵從下面的等式：
葉片通過頻率＝BPF＝葉片數(shù)×葉輪轉(zhuǎn)速（cpm或Hz）
流體動(dòng)力振動(dòng)的特點(diǎn)：
若葉輪在機(jī)殼中偏心或相對(duì)于蝸殼的位置不正確，會(huì)產(chǎn)生較大的BPF及其倍頻的振動(dòng)。
需要盡力避免BPF及其倍頻與轉(zhuǎn)子或支撐結(jié)構(gòu)的固有頻率臨近，否則會(huì)引起較大的振動(dòng)。
若導(dǎo)葉片的焊接處發(fā)生失效，使擴(kuò)壓器相對(duì)葉輪產(chǎn)生輕微位移，它會(huì)導(dǎo)致BPF頻率處的振動(dòng)大幅上升；
若泵口輪摩擦軸，會(huì)導(dǎo)致BPF頻率振動(dòng)的大幅上升；
對(duì)有些類型的風(fēng)機(jī)，其葉片通過頻率對(duì)阻尼設(shè)置情況非常敏感。
葉片比頻率 （BRF）按下式計(jì)算：
BRF = (轉(zhuǎn)速)(葉輪葉片數(shù))(導(dǎo)葉葉片數(shù))/K
其中：K＝葉輪葉片數(shù)和導(dǎo)葉葉片數(shù)的大公約數(shù)。
若兩個(gè)葉片數(shù)不互質(zhì)，則會(huì)產(chǎn)生較大的BRF頻率的振動(dòng)。
紊流
當(dāng)有某種東西干擾或阻礙流體在泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或真空泵中正常流動(dòng)時(shí)，紊流就會(huì)發(fā)生。紊流可能是管道中的障礙物、直角彎角以及急劇的直徑改變等引起的。
紊流特點(diǎn)：
雖然紊流會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的較高頻率的振動(dòng)，它通常產(chǎn)生在1xRPM以下頻率范圍內(nèi)地隨機(jī)振動(dòng)，大約在50CPM 至2000CPM。
紊流引起的振動(dòng)的幅值和頻率是不穩(wěn)定的，有時(shí)會(huì)在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)波動(dòng)。
有時(shí)紊流引起的噪聲非常高，而機(jī)器的振動(dòng)卻相對(duì)較低，其原因是這時(shí)紊流發(fā)生在機(jī)器以外的管道中。
喘振
對(duì)高速離心式和軸流壓縮機(jī)而言，危害更大的問題是喘振。發(fā)生喘振問題的壓縮機(jī)通常是工作在設(shè)計(jì)范圍以外。在特定的運(yùn)轉(zhuǎn)速度下，當(dāng)出口壓力太高或輸送介質(zhì)的分子量較設(shè)計(jì)工況小時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)遇到喘振問題。
喘振發(fā)生時(shí)，壓縮機(jī)中的氣流會(huì)改變方向。當(dāng)喘振問題輕微時(shí)，僅葉輪葉片邊界層附近的氣流會(huì)改變方向；當(dāng)喘振完全發(fā)生時(shí)，全部氣流都會(huì)改變方向，從出口流向入口。壓縮機(jī)的喘振問題必須得到排除，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生很大的破壞。
喘振特點(diǎn)：
輕微喘振僅在數(shù)秒的時(shí)間內(nèi)，使葉片通過頻率及其倍頻明顯上升。葉片通過頻率幅值會(huì)上升一倍或兩倍。
完全的喘振會(huì)提高整個(gè)頻譜的底腳，即引起寬頻段、大幅值的隨機(jī)響應(yīng)。
若不加以校正，喘振能在短時(shí)間內(nèi)損壞壓縮機(jī)。
流體堵塞
流體堵塞本質(zhì)上來(lái)說是與喘振相反的故障。當(dāng)出口壓力太低導(dǎo)致流體速度太高時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)發(fā)生流體堵塞問題。
流體堵塞頻譜與喘振頻譜相同。因此故障分析人員必須監(jiān)測(cè)其它工藝參數(shù)如壓力、流量等，以確認(rèn)發(fā)生的是哪種問題。
氣蝕與抽空
氣蝕是離心泵的常見問題，經(jīng)常造成泵內(nèi)部件的嚴(yán)重?fù)p壞。遭受連續(xù)氣蝕問題的泵葉輪會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕，在一些案例中，氣蝕會(huì)徹底蠶食掉葉輪葉片。
在泵輸送量過大或入口壓力偏低條件下，泵容易產(chǎn)生氣蝕。
氣蝕特點(diǎn)：
通常在300Hz至2000Hz的頻率范圍內(nèi)有隨機(jī)寬帶的振動(dòng)。
氣蝕會(huì)引起超聲能量的上升，可用加速度包絡(luò)檢測(cè)。
氣蝕通常會(huì)產(chǎn)生很奇特的現(xiàn)場(chǎng)噪聲。中等程度的氣蝕產(chǎn)生的噪聲象沙子在泵中流動(dòng)，而嚴(yán)重的氣蝕產(chǎn)生的噪聲象小石子在泵中通過。
抽空與氣蝕差不多一樣，只不過它是風(fēng)機(jī)的問題。典型的抽空頻譜與氣蝕頻譜幾乎完全一樣。
回流
對(duì)于泵來(lái)講，回流是與氣蝕相反的問題。泵輸送量太小或入口壓力太高時(shí)，泵會(huì)發(fā)生回流現(xiàn)象。
回流發(fā)生時(shí)，一部分流體會(huì)從出口回流到葉輪中，因?yàn)楸脤?shí)際上在輸送過多的流體。這樣會(huì)引起反向的液流。兩個(gè)或多個(gè)反向的液流會(huì)引起噪聲和振動(dòng)。
回流特點(diǎn)：
回流頻譜與氣蝕頻譜非常相似，也有隨機(jī)寬帶振動(dòng)，有時(shí)還有葉片通過頻率。
與氣蝕不同，回流不會(huì)產(chǎn)生泵部件的腐蝕。然而，若回流引起的振動(dòng)過高，會(huì)損壞軸承、磨損環(huán)、閥和其它相關(guān)部件。
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