Vilka är de vanliga vibrationsfelslägena för horisontella centrifugalpumpar

Horisontella centrifugalpumpar spelar en avgörande roll i industriell produktion, och vibrationer är en central indikator på deras drifttillstånd och tillförlitlighet. Onormala vibrationer påskyndar inte bara slitaget av kritiska komponenter som lager, mekaniska tätningar och kopplingar, utan kan också leda till oväntade stillestånd.

1. Mekaniska fellägen

Mekaniskt fel är den vanligaste och destruktiva vibrationskällan i centrifugalpumpar. Dess egenskaper uppträder ofta vid harmoniska frekvenser av rotorhastigheten (1X), två gånger hastigheten (2X) eller högre.

1.1 Obalans

Obalans orsakas av ojämn massfördelning i pumphjulet, kopplingen eller själva pumpaxeln.

Orsaker: Gjutfel, ojämnt slitage, asymmetrisk kil eller kilspår eller impellerkorrosion/nedsmutsning under långvarig drift.

Vibrationsegenskaper: Vibrationsenergin är främst koncentrerad till 1X hastighetsfrekvensen, amplituden är vanligtvis stor och vibrationsriktningen (radial) är stabil.

Stöt: Detta orsakar att periodiska centrifugalkrafter genereras under pumpaxelns rotation, vilket kontinuerligt utövar dem på lagren och accelererar lagerutmattningsfel.

1.2 Felinställning

Felinriktning avser avvikelsen i centrumlinjen eller vinkeln mellan drivenheten (t.ex. motor) och pumpaxeln.

Typer: Parallell snedställning och vinkelförskjutning klassificeras enligt följande.

Vibrationsegenskaper: Den mest typiska egenskapen är en signifikant ökning av vibrationsenergin vid 2X rotationshastighetsfrekvensen, även om 1X och 3X frekvenser också kan förekomma. Radiell förskjutning kan vara större vid 2X rotationshastighetsfrekvensen, medan vinkelförskjutningen är hög vid både 1X och 2X frekvenser.

Stöt: Detta orsakar periodiska böj- och spänningsförändringar i kopplingen under rotation, vilket genererar betydande reaktionskrafter som allvarligt kan skada kopplingen, lagren och mekaniska tätningar.

1.3 Lagerfel

Lager är kritiska komponenter som tål radiella och axiella krafter. Deras misslyckande är en av de främsta orsakerna till utrustningsavbrott.

Vibrationsegenskaper: Lagerfel uppträder inte vid 1X eller 2X frekvensen, utan producerar istället unika högfrekventa vibrationer, så kallade lagerkarakteristiska frekvenser. Dessa frekvenser inkluderar innerbanan (BPFI), ytterbanan (BPFO), kul/rulle (BSF) och bur (FTF) frekvenser.

Utvecklingsstadiet: Tidiga fel kan visa sig som högfrekvent slumpmässigt brus; i mellanstadiet framträder distinkta bärande karakteristiska frekvenser och deras övertoner; i det sena stadiet överväldigas dessa frekvenser, vilket visar sig som högfrekventa bredbandsvibrationer.

1.4 Fundamentlöshet och strukturell resonans

Fundamentens löshet och resonans är "osynliga dödare" vid diagnos av centrifugalpumpens vibration.

Mekanisk löshet: Lösa ankarbultar, ojämna bottenplattor eller för stort spelrum mellan lagersätet och basen.

Vibrationsegenskaper: Typiskt manifesteras som en serie harmoniska vibrationer vid 1X-, 2X- och 3X-hastighetsfrekvenserna, ofta med närvaro av halvfartsfrekvenser (0,5X) eller ännu mer komplexa undertoner, är typiska tecken på olinjär mekanisk löshet.

Strukturell resonans: Uppstår när pumpens driftfrekvens (1X) närmar sig pumpens eller rörsystemets naturliga frekvens.

Impact: Resulterar i en dramatisk förstärkning av vibrationsamplituden, med även mindre obalanser eller feljusteringar som orsakar betydande vibrationer.

2. Hydrauliska fellägen

Hydrauliska fel orsakas av förändringar i vätskeflöde eller tryck och är nära relaterade till pumpens driftpunkt.

2.1 Kavitation

Kavitation är fenomenet bubbelbildning och kollaps som orsakas av att trycket på pumpens sugsida faller under det mättade ångtrycket för den pumpade vätskan.

Vibrationsegenskaper: Ett unikt, slumpmässigt bredbandsljud genereras, med vibrationsenergi som sprids i högfrekvensområdet och låter som stenar som rullar eller går sönder i pumpkroppen.

Stöt: Kavitation orsakar allvarliga gropskador på impellermaterialet, vilket leder till ett kraftigt fall i tryckhöjd och effektivitet.

2.2 Överspänning och återcirkulation

Hydraulisk instabilitet kan uppstå när en centrifugalpump arbetar under eller över dess designade flödeshastighet (BEP), speciellt vid låga flöden.

Återcirkulation: Vid låga flöden kan vätska strömma tillbaka vid pumphjulets inlopp eller utlopp, vilket orsakar hydraulisk stöt.

Överspänning: I vissa centrifugalpumpar eller parallella system med flera pumpar kan stora, periodiska fluktuationer i tryck och flöde uppstå vid lågflödesdrift.

Vibrationsegenskaper: Typiskt manifesteras som lågfrekvent vibration, vanligtvis under 1× rotationshastigheten, eller bredbandig lågfrekvent energiuppbyggnad. Denna vibration utövar cykliska stötbelastningar på lagren.

2.3 Blade Pass Frequency (BPF)

BPF är tryckpulseringen som orsakas av den periodiska störningen av vätskan när pumphjulsbladen passerar genom spiralens skärvatten eller diffusorvingar.

Beräkning: BPF = Hastighet × Antal blad.

Vibrationsegenskaper: Vibrationsenergin är koncentrerad i BPF och dess övertoner.

Stöt: Även om det vanligtvis är ett normalt driftfenomen, om BPF-amplituden är för hög, indikerar det att spelet (radiellt spel) mellan spiralens tunga och pumphjulets yttre diameter inte är korrekt konstruerad eller är kraftigt sliten, eller att det finns ett hydrauliskt matchningsproblem mellan pumphjulet och spiralen.