Почему большие вертикальные насосы уязвимы для динамических возбуждений и вибрации
Вертикальные насосы используются в широком диапазоне применений и размеров. Они использовались для различных жидкостей во многих различных службах. Большие вертикальные насосы могут использоваться в таких критически важных сферах, как большие охлаждающие насосы, большие системы перекачки морской воды, большие системы грунтовых вод/ирригации и многое другое. Вот практические аспекты и часто сообщаемые проблемы больших вертикальных насосов, которые следует учитывать, например, проблемы с вибрацией и динамические возбуждения.
Динамика и вибрация
Крупные вертикальные насосы обычно имеют гибкий корпус и конструкцию с различными частотами возбуждения, расположенными относительно близко к собственным частотам. Как таковые, они подвержены резонансной вибрации и сильной вибрации во время работы. Для таких насосов необходимы углубленные исследования вибрации и проверки.
Во многих вертикальных насосах динамические характеристики и уровень вибрации будут весьма чувствительны к изменениям в насосе или его характеристиках/работе. Эти изменения могут включать выравнивание, состояние балансировки, детали установки, работы по техническому обслуживанию, уровень жидкости, нагрузку и т. д. Другими словами, резонансная вибрация может возникать во время рабочих ситуаций, которые отличаются от нормальной работы (альтернативные рабочие случаи, такие как различные частичные нагрузки). операции, различные уровни жидкости и т. д.). Еще одним важным моментом является возможность перебалансировки узла ротора таких насосов на месте. Обычно это требуется на месте во время ввода в эксплуатацию, эксплуатации или технического обслуживания.
испытано-оборудованные в магазине. Это трудная задача. Теоретически можно использовать некоторые сложные математические модели для оценки влияния состояния фундамента на динамические характеристики вертикальных насосов. Однако это часто вызывает трудности.
Известно, что помимо состояния фундамента на динамику вибрации влияет поток по трубопроводу. Следовательно, это может быть еще одним источником разницы в производительности между магазином и сайтом. В некоторых случаях наблюдались вибрации, вызванные потоком.
Вибрация верхней части
Почти все проблемы с вибрацией вертикальных насосов (за исключением погружных насосов) связаны с вибрацией электродвигателя или верхней части насоса, независимо от типа вибрации. Это происходит потому, что головка (верхняя часть) и привод электродвигателя являются единственными частями, наблюдаемыми оператором, а поскольку верхняя часть электродвигателя обычно находится на краю, она демонстрирует наибольшую амплитуду вибрации. Вибрации под основанием насоса обычно привлекают меньше внимания. Часто во многих вертикальных насосах вибрации под основанием и над основанием каким-то образом изолированы друг от друга за счет их жесткой конфигурации основания или аналогичных устройств. Обычно максимум вибрации приходится на верхнюю часть привода электродвигателя, а амплитуды уменьшаются у основания электродвигателя. Иногда нагнетательный трубопровод вибрирует больше, чем насос.
Запись вибрации при выключении и запуске
Хорошим наблюдением для получения полезных данных в случае серии измерений высокой вибрации является замедление электродвигателя или запись данных во время отключения и наблюдение за тем, как это изменяет вибрацию. Если вибрация постепенно уменьшается, это признак того, что причиной является дисбаланс, несоосность, погнутый вал или что-то подобное. Если вибрация уменьшается сразу после отключения электропитания, причиной обычно является электрический дисбаланс в электродвигателе. Если вибрация исчезает только при небольшом изменении скорости, возможно, причина в проблеме с резонансом. Когда насос дергается при замедлении, причиной является прохождение через резонансную частоту. Аналогичные данные можно извлечь из вибрации при запуске. Однако случай выключения обычно более полезен. Рекомендуется анализировать данные как при выключении, так и при запуске.
При выключенном насосе вал следует провернуть вручную, чтобы увидеть его поведение. Если вращение затруднено, причиной может быть несоосность, плохая посадка или погнутый вал. Однако легко вращающийся вал не устраняет этих причин, поскольку небольшие и гибкие валы могут легко сгибаться без нагрузки на подшипники.
Неточная и упрощенная модель/анализ
Была создана точная модель конечных элементов (КЭ) со всеми необходимыми деталями. Были смоделированы чаша в сборе и все детали трубопровода колонны, включая жидкость в трубопроводе и вокруг него, узлы крестовины подшипника, линейный вал с его муфтами и т. д.
Модальный анализ КЭ показал, что существует резонанс для первой формы изгиба вала. Другими словами, собственная частота первого изгибного режима линейного вала была предсказана почти точно на рабочей частоте насоса. Эта собственная частота дрейфовала значительно ниже значения, предсказанного производителем. Причиной была гибкая опора, обеспечиваемая валу длинным трубопроводом колонны. Производитель предоставил динамическое исследование, но поскольку модель, созданная производителем, была проще, неточнее и жестче, чем в действительности, заявленная собственная частота была выше, и она не показала никакого резонанса. Эта проблема не может быть предсказана без учета гибкости трубопроводов основания и колонны в точной модели.