อะไรคือโหมดความล้มเหลวในการสั่นสะเทือนทั่วไปของปั๊มแรงเหวี่ยงแนวนอน

ปั๊มหอยโข่งแนวนอน มีบทบาทสำคัญในการผลิตภาคอุตสาหกรรม และการสั่นสะเทือนเป็นตัวบ่งชี้หลักของสภาพการทำงานและความน่าเชื่อถือ การสั่นสะเทือนที่ผิดปกติไม่เพียงแต่เร่งการสึกหรอของส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ตลับลูกปืน ซีลเชิงกล และข้อต่อเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การหยุดทำงานที่ไม่คาดคิดอีกด้วย

1. โหมดความล้มเหลวทางกล

ความล้มเหลวทางกลเป็นสาเหตุของการสั่นสะเทือนที่พบบ่อยและก่อให้เกิดความเสียหายในปั๊มแรงเหวี่ยง คุณลักษณะของมันมักเกิดขึ้นที่ความถี่ฮาร์มอนิกของความเร็วโรเตอร์ (1X) สองเท่าของความเร็ว (2X) หรือสูงกว่า

1.1 ความไม่สมดุล

ความไม่สมดุลเกิดจากการกระจายมวลที่ไม่สม่ำเสมอในใบพัด คัปปลิ้ง หรือเพลาปั๊มเอง

สาเหตุ: ข้อบกพร่องในการหล่อ การสึกหรอไม่สม่ำเสมอ กุญแจหรือรูกุญแจไม่สมมาตร หรือการกัดกร่อน/เปรอะเปื้อนของใบพัดระหว่างการทำงานในระยะยาว

ลักษณะการสั่นสะเทือน: พลังงานการสั่นสะเทือนจะเข้มข้นที่ความถี่ความเร็ว 1X เป็นหลัก โดยทั่วไปแอมพลิจูดจะมีขนาดใหญ่ และทิศทางการสั่นสะเทือน (รัศมี) มีความเสถียร

ผลกระทบ: สิ่งนี้ทำให้เกิดแรงเหวี่ยงเป็นระยะๆ ในระหว่างการหมุนเพลาปั๊ม ซึ่งออกแรงอย่างต่อเนื่องบนตลับลูกปืน และเร่งความล้มเหลวของตลับลูกปืนเมื่อล้า

1.2 การวางแนวที่ไม่ตรง

การวางแนวไม่ตรงหมายถึงการเบี่ยงเบนในเส้นกึ่งกลางหรือมุมระหว่างตัวขับเคลื่อน (เช่น มอเตอร์) และเพลาปั๊ม

ประเภท: การจัดแนวที่ไม่ตรงและการจัดแนวเชิงมุมแบ่งได้ดังนี้

ลักษณะการสั่นสะเทือน: ลักษณะทั่วไปมากที่สุดคือการเพิ่มขึ้นอย่างมากของพลังงานการสั่นสะเทือนที่ความถี่ความเร็วการหมุน 2 เท่า แม้ว่าความถี่ 1X และ 3X ก็อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน การวางแนวตามแนวรัศมีอาจมากกว่าที่ความถี่ความเร็วการหมุน 2 เท่า ในขณะที่การวางแนวเชิงมุมจะสูงที่ความถี่ทั้ง 1X และ 2X

ผลกระทบ: สิ่งนี้ทำให้เกิดการโค้งงอเป็นระยะและการเปลี่ยนแปลงความเค้นในข้อต่อระหว่างการหมุน ทำให้เกิดแรงปฏิกิริยาที่สำคัญซึ่งสามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อข้อต่อ แบริ่ง และซีลทางกลได้

1.3 ความผิดปกติของแบริ่ง

ตลับลูกปืนเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทนทานต่อแรงในแนวรัศมีและแนวแกน ความล้มเหลวเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการหยุดทำงานของอุปกรณ์

ลักษณะการสั่นสะเทือน: ความผิดปกติของตลับลูกปืนไม่ปรากฏที่ความถี่ 1X หรือ 2X แต่จะสร้างการสั่นสะเทือนความถี่สูงที่เป็นเอกลักษณ์แทน ซึ่งเรียกว่าความถี่ลักษณะเฉพาะของตลับลูกปืน ความถี่เหล่านี้รวมถึงความถี่ภายใน (BPFI) การแข่งขันภายนอก (BPFO) บอล/โรลเลอร์ (BSF) และความถี่กรง (FTF)

ขั้นตอนการพัฒนา: ข้อผิดพลาดในระยะเริ่มต้นอาจปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนแบบสุ่มความถี่สูง ในระยะกลาง ความถี่ลักษณะแบริ่งที่ชัดเจนและฮาร์โมนิกของพวกมันจะเกิดขึ้น ในช่วงปลายความถี่เหล่านี้จะถูกครอบงำโดยแสดงออกมาเป็นการสั่นสะเทือนความถี่สูงแบบบรอดแบนด์

1.4 การหลวมของฐานรากและการสั่นพ้องของโครงสร้าง

การหลวมและการสั่นพ้องของฐานรากเป็น "นักฆ่าที่มองไม่เห็น" ในการวินิจฉัยการสั่นสะเทือนของปั๊มแรงเหวี่ยง

การหลวมทางกล: สลักเกลียวหลวม แผ่นฐานไม่เท่ากัน หรือมีระยะห่างมากเกินไประหว่างเบาะรองนั่งและฐาน

ลักษณะการสั่นสะเทือน: โดยทั่วไปจะแสดงเป็นชุดของการสั่นสะเทือนฮาร์มอนิกที่ความถี่ความเร็ว 1X, 2X และ 3X ซึ่งมักจะมีความถี่ครึ่งความเร็ว (0.5X) หรือซับฮาร์โมนิกที่ซับซ้อนกว่านั้น ถือเป็นสัญญาณทั่วไปของการหลวมทางกลแบบไม่เชิงเส้น

เสียงสะท้อนเชิงโครงสร้าง: เกิดขึ้นเมื่อความถี่การทำงานของปั๊ม (1X) เข้าใกล้ความถี่ธรรมชาติของปั๊มหรือระบบท่อ

ผลกระทบ: ส่งผลให้เกิดการขยายแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนอย่างมาก โดยมีความไม่สมดุลหรือการวางแนวที่ไม่ตรงแม้แต่น้อยก็ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างมีนัยสำคัญ

2. โหมดความล้มเหลวของระบบไฮดรอลิก

ความล้มเหลวของไฮดรอลิกเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของการไหลของของเหลวหรือความดัน และมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจุดทำงานของปั๊ม

2.1 โพรงอากาศ

โพรงอากาศเป็นปรากฏการณ์ของการก่อตัวของฟองและการยุบตัวที่เกิดจากความดันที่ด้านดูดของปั๊มตกลงไปต่ำกว่าความดันไออิ่มตัวของของเหลวที่ถูกสูบ

ลักษณะการสั่นสะเทือน: เสียงบรอดแบนด์แบบสุ่มที่ไม่เหมือนใครถูกสร้างขึ้น โดยพลังงานการสั่นสะเทือนจะกระจายไปในช่วงความถี่สูง ทำให้เกิดเสียงเหมือนก้อนหินกลิ้งหรือแตกหักภายในตัวปั๊ม

ผลกระทบ: การเกิดโพรงอากาศทำให้เกิดความเสียหายแบบรูพรุนอย่างรุนแรงต่อวัสดุใบพัด ส่งผลให้ส่วนหัวลดลงอย่างมากและประสิทธิภาพ

2.2 ไฟกระชากและการหมุนเวียน

ความไม่เสถียรของระบบไฮดรอลิกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อปั๊มแรงเหวี่ยงทำงานต่ำกว่าหรือสูงกว่าอัตราการไหลของการออกแบบ (BEP) โดยเฉพาะที่อัตราการไหลต่ำ

การหมุนเวียนซ้ำ: ที่การไหลต่ำ ของเหลวสามารถไหลย้อนกลับที่ทางเข้าหรือทางออกของใบพัด ทำให้เกิดแรงกระแทกของไฮดรอลิก

ไฟกระชาก: ในปั๊มหอยโข่งหรือระบบขนานหลายปั๊มบางรุ่น ความผันผวนของแรงดันและการไหลเป็นระยะอย่างมากอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำงานที่มีการไหลต่ำ

ลักษณะการสั่นสะเทือน: โดยทั่วไปจะปรากฏเป็นการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1 เท่าของความเร็วในการหมุน หรือการสะสมพลังงานความถี่ต่ำบรอดแบนด์ การสั่นสะเทือนนี้จะทำให้เกิดแรงกระแทกแบบวัฏจักรบนตลับลูกปืน

2.3 ความถี่ในการผ่านใบมีด (BPF)

BPF คือการเต้นเป็นจังหวะของแรงดันที่เกิดจากการรบกวนของของไหลเป็นระยะๆ ขณะที่ใบพัดเคลื่อนผ่านเครื่องตัดน้ำรูปก้นหอยหรือใบพัดกระจาย

การคำนวณ: BPF = ความเร็ว × จำนวนใบมีด

ลักษณะการสั่นสะเทือน: พลังงานการสั่นสะเทือนกระจุกตัวอยู่ใน BPF และฮาร์โมนิกของมัน

ผลกระทบ: แม้ว่าโดยปกติจะเป็นปรากฏการณ์การทำงานปกติ หากแอมพลิจูดของ BPF สูงเกินไป ก็แสดงว่าระยะห่าง (ระยะห่างในแนวรัศมี) ระหว่างลิ้นก้นหอยและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของใบพัดไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมหรือสึกหรออย่างรุนแรง หรือมีปัญหาการจับคู่ไฮดรอลิกระหว่างใบพัดและก้นหอย