Помпата-Вибрация на близост
PTFE топлообменник, монтиран в нагнетателната линия на центробежна рециркулационна помпа, изпитва постоянни вибрации на тръбата. Вибрацията е най-забележима в близост до изпускателната дюза на помпата и намалява с разстоянието от помпата. Амплитудата на вибрациите варира в зависимост от скоростта на помпата и е най-лоша при определени скорости на потока. Операторите съобщават, че тръбите "пеят" на определена честота.
Източникът на вибрации е самата помпа. Центробежните помпи генерират пулсации на налягането при-честотата на преминаване-броят на лопатките на работното колело, умножен по скоростта на въртене. Работно колело с 4 лопатки при 1450 RPM произвежда пулсации при 96,7 Hz. Тези пулсации на налягането се движат надолу по течението с потока и възбуждат PTFE тръбите с честотата на пулсациите. Ако честотата на пулсации съвпада с естествената честота на участъците на тръбата между опорите, резонансът усилва вибрациите до увреждащи нива.
Методът за анализ на вибрационния спектър
Използва се акселерометър или без{0}}контактен лазерен виброметър за измерване на вибрациите на PTFE тръбите на множество места по дължината на снопа. Вибрационният сигнал се обработва чрез анализатор за бърза трансформация на Фурие, за да се получи честотен спектър-графика на амплитудата на вибрациите спрямо честотата.
Спектърът разкрива пикове при честотите, където тръбите вибрират. Най-високият пик идентифицира доминиращата честота на вибрация. Тази честота се сравнява с известни източници на възбуждане: честотата на преминаване-на лопатката на помпата (брой на лопатките × RPM/60), честотата на въртене на помпата (RPM/60) и изчислените собствени честоти на участъците на тръбите.
Ако доминиращата честота на вибрация съвпада с честотата на преминаване-на лопатката, източникът е помпата. Ако съвпада с естествената честота на тръбата, възниква резонанс. Комбинираното-възбуждане с естествена честота-произвежда най-високи амплитуди и най-голям риск от повреда от умора.
| Параметър на вибрациите | Измерване/Изчисляване |
|---|---|
| Скорост на помпата | 1450 RPM |
| Брой лопатки на работното колело | 4 |
| Честота-на преминаване на перката | 4 × 1450/60=96.7 Hz |
| Дължина на обхвата на тръбата между опорите | 400 мм |
| Тръба OD × стена | 10 мм × 1,0 мм |
| Изчислена естествена честота на тръбата (първи режим) | ~22 Hz |
| Измерена доминираща честота на вибрация | 96,7 Hz (принудителна вибрация при честота на преминаване на перката) |
| Резонанс? | Не (96,7 Hz ≠ 22 Hz; само принудителна вибрация) |
Разграничаване на принудителна вибрация от резонанс
При принудителна вибрация тръбата вибрира с честотата на възбуждане, независимо от собствената си собствена честота. Амплитудата е пропорционална на силата на възбуждане и обратно пропорционална на твърдостта на тръбата. Вибрацията изчезва, когато помпата спре, дори ако потокът продължава чрез гравитация или от друга помпа.
При резонансна вибрация честотата на възбуждане съвпада с естествената честота на тръбата. Амплитудата се усилва от резонанса-потенциално 10-50 пъти по-голям от принудителния отговор. Вибрацията е силно чувствителна към малки промени в честотата на възбуждане или естествената честота. Резонансът е по-разрушителен и изисква незабавни коригиращи действия.
Диагностичното разграничение се прави чрез промяна на скоростта на помпата (ако е налично задвижване с-променлива скорост). Ако амплитудата на вибрациите достигне рязък пик при определена скорост, тази скорост съответства на резонансно състояние. Ако амплитудата се променя постепенно със скоростта, вибрацията е принудена, а не резонансна.
Коригиращи мерки
За принудителна (нер{0}}резонансна) вибрация при честотата на преминаване-на лопатката, коригиращите мерки се фокусират върху намаляване на силата на възбуждане при нейния източник или затихването й, преди да достигне тръбите. Амортисьор на пулсациите-газов-акумулатор, зареден с мехур-, инсталиран в нагнетателната линия на помпата, абсорбира пулсациите на налягането. Изправител на потока, монтиран между помпата и топлообменника, премахва завихрянето и турбуленцията в голям-мащаб. Увеличаването на разстоянието между помпата и топлообменника позволява естественото отслабване на пулсациите.
За резонансни вибрации коригиращите мерки изместват или честотата на възбуждане, или естествената честота, за да нарушат резонанса. Промяната на скоростта на помпата (ако е възможно) измества честотата на възбуждане. Добавянето на междинни тръбни опори намалява дължината на неподдържания обхват и повишава естествената честота над диапазона на възбуждане. Най-надеждното решение е да се гарантира, че най-ниската естествена честота на всеки участък на тръбата е поне 20% над най-високата очаквана честота на възбуждане.
Резюме
Вибрацията-, предизвикана от потока в PTFE топлообменниците, причинена от близките рециркулационни помпи, се диагностицира чрез анализ на вибрационния спектър. Доминиращата честота се сравнява с честотата-на преминаване на лопатката на помпата и собствените честоти на тръбата. Принудителната вибрация се коригира чрез потискане на пулсациите или изправяне на потока. Резонансът се коригира чрез изместване на честотите чрез модификация на опората или регулиране на скоростта. Диагностиката гарантира прилагането на правилната коригираща мярка.
Инженерна поддръжка за анализ и смекчаване на вибрациите на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на спецификации на помпата, размери на тръбите и разстояние между опорите, измервания на вибрации и работни скорости на потока.
