Koji su uobičajeni načini kvara horizontalnih centrifugalnih pumpi uslijed vibracija

Horizontalne centrifugalne pumpe igraju ključnu ulogu u industrijskoj proizvodnji, a vibracije su ključni pokazatelj njihovog radnog stanja i pouzdanosti. Abnormalne vibracije ne samo da ubrzavaju trošenje kritičnih komponenti kao što su ležajevi, mehaničke brtve i spojnice, već također mogu dovesti do neočekivanog zastoja.

1. Mehanički oblici kvarova

Mehanički kvar je najčešći i najrazorniji izvor vibracija u centrifugalnim pumpama. Njegove karakteristike često se pojavljuju na harmoničkim frekvencijama brzine rotora (1X), dvostruke brzine (2X) ili više.

1.1 Neravnoteža

Neuravnoteženost je uzrokovana neravnomjernom raspodjelom mase u rotoru, spojnici ili samom vratilu pumpe.

Uzroci: Greške u lijevanju, neravnomjerno trošenje, asimetrični klin ili utor za klin ili korozija rotora/obraštanje tijekom dugotrajnog rada.

Karakteristike vibracija: Energija vibracija prvenstveno je koncentrirana na frekvenciji brzine 1X, amplituda je obično velika, a smjer vibracija (radijalan) je stabilan.

Utjecaj: ovo uzrokuje periodične centrifugalne sile koje se generiraju tijekom rotacije vratila crpke, neprestano djelujući na ležajeve i ubrzavajući kvar ležaja zbog zamora.

1.2 Neusklađenost

Neusklađenost se odnosi na odstupanje u središnjoj crti ili kutu između pogona (npr. motora) i osovine pumpe.

Vrste: Paralelno odstupanje i kutno odstupanje klasificiraju se kako slijedi.

Karakteristike vibracije: Najtipičnija karakteristika je značajno povećanje energije vibracije pri 2X frekvenciji brzine vrtnje, iako se također mogu pojaviti frekvencije 1X i 3X. Radijalno odstupanje može biti veće pri 2X frekvenciji brzine vrtnje, dok je kutno odstupanje veliko i pri 1X i 2X frekvencijama.

Udar: To uzrokuje povremene promjene savijanja i naprezanja u spojnici tijekom rotacije, stvarajući značajne sile reakcije koje mogu ozbiljno oštetiti spojku, ležajeve i mehaničke brtve.

1.3 Greške na ležaju

Ležajevi su kritične komponente koje podnose radijalne i aksijalne sile. Njihov kvar jedan je od vodećih uzroka zastoja opreme.

Karakteristike vibracija: Greške ležaja ne očituju se na frekvenciji 1X ili 2X, već umjesto toga proizvode jedinstvene visokofrekventne vibracije, poznate kao karakteristične frekvencije ležaja. Ove frekvencije uključuju frekvencije unutarnjeg prstena (BPFI), vanjskog prstena (BPFO), kuglice/valjka (BSF) i kaveza (FTF).

Faza razvoja: greške u ranoj fazi mogu se očitovati kao visokofrekventni nasumični šum; u srednjem stupnju pojavljuju se jasne nosive karakteristične frekvencije i njihovi harmonici; u kasnoj fazi, te su frekvencije preplavljene, manifestirajući se kao širokopojasne visokofrekventne vibracije.

1.4 Labavost temelja i strukturna rezonanca

Labavost temelja i rezonancija su "nevidljivi ubojice" u dijagnostici vibracija centrifugalne pumpe.

Mehanička labavost: labavi sidreni vijci, neravne osnovne ploče ili preveliki razmak između sjedišta ležaja i baze.

Karakteristike vibracija: Tipično se očituju kao niz harmoničnih vibracija na frekvencijama brzine 1X, 2X i 3X, često uz prisutnost frekvencija polovične brzine (0,5X) ili čak složenijih subharmonika, tipični su znakovi nelinearne mehaničke labavosti.

Strukturna rezonancija: Javlja se kada se radna frekvencija crpke (1X) približi prirodnoj frekvenciji crpke ili sustava cjevovoda.

Utjecaj: rezultira dramatičnim pojačanjem amplitude vibracija, pri čemu čak i manje neravnoteže ili neusklađenosti uzrokuju značajne vibracije.

2. Načini hidrauličkih kvarova

Hidraulički kvarovi uzrokovani su promjenama protoka tekućine ili tlaka i usko su povezani s radnom točkom crpke.

2.1 Kavitacija

Kavitacija je pojava stvaranja i kolapsa mjehurića uzrokovanih padom tlaka na usisnoj strani pumpe ispod tlaka zasićene pare dizane tekućine.

Karakteristike vibracije: Generira se jedinstvena, nasumična, širokopojasna buka, s energijom vibracije raspršenom u visokofrekventnom rasponu, zvučeći poput kamenja koje se kotrlja ili lomi unutar tijela pumpe.

Utjecaj: Kavitacija uzrokuje ozbiljna rupičasta oštećenja materijala impelera, što dovodi do oštrog pada visine i učinkovitosti.

2.2 Prenapon i recirkulacija

Hidraulička nestabilnost može se pojaviti kada centrifugalna crpka radi ispod ili iznad projektirane brzine protoka (BEP), posebno pri niskim protokima.

Recirkulacija: Pri niskim protokima, tekućina se može povratiti na ulazu ili izlazu rotora, uzrokujući hidraulički udar.

Prenapon: U nekim centrifugalnim pumpama ili paralelnim sustavima s više pumpi, velike, periodične fluktuacije tlaka i protoka mogu se pojaviti tijekom rada s malim protokom.

Karakteristike vibracije: Tipično se očituje kao niskofrekventna vibracija, obično ispod 1x brzine vrtnje, ili širokopojasno nakupljanje energije niske frekvencije. Ove vibracije stvaraju ciklička udarna opterećenja na ležajeve.

2.3 Frekvencija prolaza noža (BPF)

BPF je pulsiranje tlaka uzrokovano povremenim poremećajem tekućine dok lopatice rotora prolaze kroz spiralni rez ili lopatice difuzora.

Izračun: BPF = Brzina × Broj lopatica.

Karakteristike vibracija: Energija vibracija je koncentrirana u BPF i njegovim harmonicima.

Utjecaj: Iako je obično normalan radni fenomen, ako je BPF amplituda previsoka, to znači da zazor (radijalni zazor) između spiralnog jezika i vanjskog promjera rotora nije pravilno dizajniran ili je jako istrošen, ili postoji problem hidrauličkog usklađivanja između rotora i spirale.