Wat zijn de meest voorkomende trillingsstoringen van horizontale centrifugaalpompen?

Horizontale centrifugaalpompen spelen een cruciale rol in de industriële productie, en trillingen zijn een kernindicator voor hun bedrijfsconditie en betrouwbaarheid. Abnormale trillingen versnellen niet alleen de slijtage van kritische componenten zoals lagers, mechanische afdichtingen en koppelingen, maar kunnen ook tot onverwachte stilstand leiden.

1. Mechanische storingsmodi

Mechanisch falen is de meest voorkomende en destructieve bron van trillingen in centrifugaalpompen. De kenmerken ervan komen vaak voor bij harmonische frequenties van de rotorsnelheid (1X), tweemaal de snelheid (2X) of hoger.

1.1 Onbalans

Onbalans wordt veroorzaakt door een ongelijkmatige massaverdeling in de waaier, koppeling of pompas zelf.

Oorzaken: gietfouten, ongelijkmatige slijtage, asymmetrische spie of spiebaan, of corrosie/vervuiling van de waaier tijdens langdurig gebruik.

Trillingskenmerken: Trillingsenergie is voornamelijk geconcentreerd op de 1X snelheidsfrequentie, de amplitude is doorgaans groot en de trillingsrichting (radiaal) is stabiel.

Impact: Dit zorgt ervoor dat periodieke centrifugale krachten worden gegenereerd tijdens de rotatie van de pompas, waardoor deze voortdurend op de lagers worden uitgeoefend en het falen van lagervermoeidheid wordt versneld.

1.2 Verkeerde uitlijning

Verkeerde uitlijning verwijst naar de afwijking in de middellijn of hoek tussen de aandrijving (bijvoorbeeld motor) en de pompas.

Typen: Parallelle verkeerde uitlijning en hoekafwijking worden als volgt geclassificeerd.

Trillingskenmerken: Het meest typische kenmerk is een significante toename van de trillingsenergie bij 2x de rotatiesnelheidsfrequentie, hoewel 1x- en 3x-frequenties ook kunnen voorkomen. De radiale verkeerde uitlijning kan groter zijn bij 2x de rotatiesnelheidsfrequentie, terwijl de hoekafwijking hoog is bij zowel 1x als 2x frequenties.

Impact: Dit veroorzaakt periodieke buig- en spanningsveranderingen in de koppeling tijdens rotatie, waardoor aanzienlijke reactiekrachten ontstaan ​​die de koppeling, lagers en mechanische afdichtingen ernstig kunnen beschadigen.

1.3 Lagerfouten

Lagers zijn kritische componenten die bestand zijn tegen radiale en axiale krachten. Het falen ervan is een van de belangrijkste oorzaken van uitval van apparatuur.

Trillingskenmerken: Lagerfouten manifesteren zich niet op de 1X- of 2X-frequentie, maar produceren in plaats daarvan unieke hoogfrequente trillingen, bekend als lagerkarakteristieke frequenties. Deze frequenties omvatten de binnenste race (BPFI), buitenste race (BPFO), bal/roller (BSF) en kooi (FTF) frequenties.

Ontwikkelingsfase: Fouten in een vroeg stadium kunnen zich manifesteren als hoogfrequente willekeurige ruis; in het middenstadium komen verschillende karakteristieke frequenties en hun harmonischen naar voren; in het late stadium worden deze frequenties overweldigd, wat zich manifesteert als breedbandige hoogfrequente trillingen.

1.4 Losheid van de fundering en structurele resonantie

Loszittende funderingen en resonantie zijn "onzichtbare doders" bij de diagnose van trillingen van centrifugaalpompen.

Mechanische losheid: losse ankerbouten, ongelijke grondplaten of overmatige speling tussen de lagerzitting en de basis.

Trillingskenmerken: Typisch gemanifesteerd als een reeks harmonische trillingen op de 1X, 2X en 3X snelheidsfrequenties, vaak met de aanwezigheid van halve snelheidsfrequenties (0,5X) of zelfs complexere subharmonischen, zijn typische tekenen van niet-lineaire mechanische losheid.

Structurele resonantie: treedt op wanneer de werkfrequentie van de pomp (1X) de eigenfrequentie van de pomp of het leidingsysteem benadert.

Impact: resulterend in een dramatische versterking van de trillingsamplitude, waarbij zelfs kleine onevenwichtigheden of verkeerde uitlijningen aanzienlijke trillingen veroorzaken.

2. Hydraulische storingsmodi

Hydraulische storingen worden veroorzaakt door veranderingen in de vloeistofstroom of -druk en houden nauw verband met het werkpunt van de pomp.

2.1 Cavitatie

Cavitatie is het fenomeen van belvorming en instorting, veroorzaakt doordat de druk aan de zuigzijde van de pomp onder de verzadigde dampdruk van de verpompte vloeistof valt.

Trillingskenmerken: Er wordt een uniek, willekeurig breedbandgeluid gegenereerd, waarbij trillingsenergie wordt verspreid in het hoogfrequente bereik en klinkt als stenen die rollen of breken in het pomplichaam.

Impact: Cavitatie veroorzaakt ernstige putschade aan het rotormateriaal, wat leidt tot een scherpe daling van de opvoerhoogte en de efficiëntie.

2.2 Piek en recirculatie

Hydraulische instabiliteit kan optreden wanneer een centrifugaalpomp onder of boven het ontwerpdebiet (BEP) werkt, vooral bij lage debieten.

Recirculatie: Bij lage debieten kan vloeistof terugstromen bij de inlaat of uitlaat van de waaier, waardoor een hydraulische schok ontstaat.

Surge: In sommige centrifugaalpompen of parallelle systemen met meerdere pompen kunnen grote, periodieke schommelingen in druk en flow optreden tijdens bedrijf met een laag debiet.

Trillingskenmerken: manifesteert zich doorgaans als laagfrequente trillingen, doorgaans minder dan 1× de rotatiesnelheid, of laagfrequente breedbandenergieopbouw. Deze trilling oefent cyclische schokbelastingen uit op lagers.

2.3 Mesdoorgangsfrequentie (BPF)

BPF is de drukpulsatie die wordt veroorzaakt door de periodieke verstoring van de vloeistof wanneer de waaierbladen door het slakkenhuis of de diffuserschoepen gaan.

Berekening: BPF = Snelheid × Aantal messen.

Trillingskenmerken: Trillingsenergie is geconcentreerd in de BPF en zijn harmonischen.

Impact: Hoewel dit meestal een normaal bedrijfsverschijnsel is, geeft een te hoge BPF-amplitude aan dat de speling (radiale speling) tussen de tong van het slakkenhuis en de buitendiameter van de waaier niet goed is ontworpen of ernstig versleten is, of dat er een hydraulisch aanpassingsprobleem is tussen de waaier en het slakkenhuis.