Proč jsou velká vertikální čerpadla citlivá na dynamické buzení a vibrace
Vertikální čerpadla se používají v široké škále aplikací a velikostí. Byly použity pro různé kapaliny v mnoha různých službách. Velká vertikální čerpadla lze použít v kritických službách, jako jsou velká chladicí čerpadla, velké systémy čerpání mořské vody, velké systémy podzemní vody/zavlažování a další. Zde jsou praktické aspekty a běžně uváděné problémy velkých vertikálních čerpadel ke zvážení, jako jsou mimo jiné problémy s vibracemi a dynamickým buzením.
Dynamika a vibrace
Velká vertikální čerpadla mají obvykle flexibilní pouzdro a konstrukci s různými budicími frekvencemi umístěnými relativně blízko k vlastním frekvencím. Jako takové jsou během provozu náchylné na rezonanční vibrace a vysoké vibrace. Pro taková čerpadla jsou zapotřebí hloubkové vibrační studie a ověření.
U mnoha vertikálních čerpadel by dynamický výkon a úroveň vibrací byly spíše citlivé na změny čerpadla nebo jeho charakteristik/provozu. Tyto změny by zahrnovaly vyrovnání, situaci vyvážení, detaily instalace, údržbové práce, hladinu kapaliny, zatížení atd. Jinými slovy, rezonanční vibrace se mohou objevit během provozních situací, které se liší od normálního provozu (alternativní provozní případy, jako je různé částečné zatížení operace, různé hladiny kapalin atd.). Dalším kritickým bodem je schopnost místního vyvažování sestavy rotoru takovýchto čerpadel. To je obvykle potřeba na místě během uvádění do provozu, provozu nebo údržby.
testované v obchodě. To je obtížný úkol. Teoreticky mohou být některé složité matematické modely použity k vyhodnocení vlivu základových podmínek na dynamické charakteristiky vertikálních čerpadel. To je však často náročné.
Kromě stavu základu je známo, že průtok potrubím má vliv na dynamiku vibrací. Proto to může být dalším zdrojem rozdílu ve výkonu mezi obchodem a webem. V některých případech byly zaznamenány vibrace způsobené prouděním.
Vibrace horní strany
Téměř všechny problémy s vertikálními vibracemi čerpadla (kromě ponorných čerpadel) byly hlášeny jako vibrace elektrického motoru nebo horní strany čerpadla – bez ohledu na typ vibrací. K tomu dochází, protože hlava (horní strana) a ovladač elektromotoru jsou jediné části, které obsluha pozoruje, a protože vršek elektromotoru je obvykle na konci, vykazuje největší amplitudu vibrací. Vibrace pod základnou čerpadla obvykle přitahují menší pozornost. U mnoha vertikálních čerpadel jsou vibrace pod základnou a nad základnou často vzájemně izolovány jejich tuhými konfiguracemi základny nebo podobným uspořádáním. Obvykle je maximum vibrací v horní části ovladače elektromotoru, přičemž amplitudy se snižují u základny elektromotoru. Někdy výtlačné potrubí vibruje více než čerpadlo.
Zaznamenejte vibrace při vypínání a spouštění
Dobrým pozorováním pro získání užitečných dat v případě souboru měření vysokých vibrací je zpomalit elektromotor nebo zaznamenat data během vypínání a pozorovat, jak to mění vibrace. Pokud se vibrace postupně snižují, je to známka toho, že příčinou je nevyváženost, nesouosost, ohnutý hřídel nebo něco podobného. Pokud se vibrace sníží okamžitě po vypnutí elektrického napájení, příčinou je obvykle elektrická nerovnováha v elektromotoru. Pokud vibrace zmizí jen s malou změnou rychlosti, pak je příčinou pravděpodobně problém s rezonancí. Když se čerpadlo při zpomalení otřese, příčinou je průchod přes rezonanční frekvenci. Podobná data lze získat z vibrací při spuštění. Případ vypnutí je však obvykle užitečnější. Doporučuje se analyzovat data z vypnutí i spuštění.
Když je čerpadlo vypnuté, hřídel by se měl otáčet rukou, abyste viděli chování. Pokud se špatně otáčí, může být příčinou nesouosost, špatné uložení nebo ohnutá hřídel. Snadno otočný hřídel však tyto příčiny neodstraní, protože malé a ohebné hřídele se mohou snadno ohýbat bez zatížení ložisek.
Nepřesný a příliš zjednodušený model/analýza
Byl vytvořen přesný model konečných prvků (KP) se všemi požadovanými detaily. Byla vymodelována sestava mísy a všechny detaily sloupového potrubí, včetně kapaliny v potrubí a kolem něj, sestavy ložiskových pavouků, vedení-hřídel plus jeho spojky atd.
Modální analýza FE ukázala, že došlo k rezonanci pro první režim ohybu hřídele. Jinými slovy, byla předpovězena vlastní frekvence prvního ohybového režimu vedení-hřídel téměř přesně na frekvenci chodu čerpadla. Tato vlastní frekvence se posunula hluboko pod hodnotu předpokládanou výrobcem. Důvodem byla pružná podpěra, kterou šachtě poskytovalo dlouhé sloupové potrubí. Výrobce poskytl dynamickou studii, ale protože model vytvořený výrobcem byl jednodušší, nepřesný a tužší než skutečnost, predikovaná vlastní frekvence byla vyšší a nevykazoval žádnou rezonanci. Tento problém nebylo možné předvídat bez zahrnutí flexibility základového a sloupového potrubí do přesného modelu.