超聲波檢測儀之設(shè)備*常見故障的識別(8)
空氣動力學(xué)或水動力學(xué)引發(fā)的振動
風(fēng)扇、風(fēng)機和泵中的氣動力和水動力引發(fā)的振動故障可以很容易地識別,因為產(chǎn)生的振動頻率等于風(fēng)扇葉片數(shù)或葉輪葉片數(shù)與設(shè)備轉(zhuǎn)速的乘積。超聲波檢測儀例如,假設(shè)泵葉輪有7個葉片,轉(zhuǎn)速為3600 RPM,葉輪通過頻率就是3600 RPM乘以7個葉片,即25,200 CPM (3600 CPM×7=25,200 CPM)。
需要經(jīng)常檢測各臺風(fēng)扇或泵的葉片通過頻率的振動。設(shè)備不可能完全平衡,安裝不可能**無缺,也不可能造出一臺沒有氣動力或水動力的設(shè)備。當(dāng)氣動力或水動力引起的振動過大或者出現(xiàn)明顯增大,預(yù)示存在故障。
一旦探測到葉輪或葉片通過頻率振動過大或顯著增長,超聲波檢測儀應(yīng)該考慮下列原因:
1. 共振:任何一個激振力都能激起設(shè)備或設(shè)備部件的固有頻率,這也包括氣動力或水動力脈動頻率。如果是共振,振動將表現(xiàn)出高度的方向相關(guān)性。用附加試驗來確認(rèn)共振,如撞擊試驗,可以驗證是否存在共振。
2. 制造誤差:事實上,曾有三個相同的離心泵,超聲波檢測儀葉輪通過頻率的振幅很大,檢查發(fā)現(xiàn)葉輪相對于擴壓器偏心0.080 inch,造成了水動力不平衡。
3. 管道和風(fēng)管結(jié)構(gòu):超聲波檢測儀有時葉輪或葉片通過頻率處的振幅很高,僅僅是因為進(jìn)出口管道或風(fēng)扇管道設(shè)計不當(dāng)。流體(液體或氣體)的二次流會造成紊流和振動。雖然葉輪或葉片通過頻率的振幅很高,但同時也會出現(xiàn)高頻和低頻隨機振動。應(yīng)該盡量避免在風(fēng)扇和泵的吸入口以及出口附近采用肘管。舉例來說,直接在離心泵進(jìn)口法蘭處安裝90°肘管,這將會造成流體流入葉輪時壓力和流速的突變,這些突變會產(chǎn)生葉輪或葉片通過頻率的振動。一些風(fēng)扇和泵的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定肘管和設(shè)備必須保持一段距離,以避免這類振動故障。如美國石油組織(API)實行的離心泵標(biāo)準(zhǔn)(API 610),規(guī)定進(jìn)口肘管與泵進(jìn)口處之間的距離不小于進(jìn)口管道直徑的5倍。即,如果進(jìn)口管道直徑是10 inches,泵吸入口側(cè)的肘管至少距泵入口50 inches,這可以保證流體在流入葉輪前壓力和流速的穩(wěn)定。
4. 設(shè)計容量:風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、超聲波檢測儀泵以及其它流體工質(zhì)設(shè)備,通常設(shè)計了正常運行時的流動狀況,包括進(jìn)出口壓力、流速(流量)、壓頭、輸送工質(zhì)的密度或比重等。如果設(shè)備運行參數(shù)不符合這些設(shè)計參數(shù),可能會造成大的振動。例如,泵低于設(shè)計容量運行時會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象,吸入壓力低于設(shè)計值,泵處于“饑餓”狀態(tài),流體流入不足,在不穩(wěn)定區(qū)域產(chǎn)生氣泡,氣泡隨時可以破滅或者爆炸。由于爆炸的“沖擊”本性,這些爆炸激起了設(shè)備部件的固有頻率,就像軸承缺陷產(chǎn)生的沖擊一樣。汽蝕通常造成雜亂的隨機振動頻率,范圍為20,000 CPM~150,000 CPM,同帶有滾動體缺陷的軸承十分相似。但是,一個缺陷軸承造成的振動固定于該軸承處,汽蝕造成的振動不會局限于某一處,它會出現(xiàn)在泵的所有測量位置。實際上,可以根據(jù)泵軸瓦的振動讀數(shù)直接區(qū)分故障是汽蝕,而不是軸承損壞。
從上面討論可知,對于以流體為工作介質(zhì)的設(shè)備,風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、泵、壓縮機等,有許多原因?qū)е職鈩恿退畡恿γ}動頻率振幅大。超聲波檢測儀一般來講,可以通過下面的檢查確定是何原因:
1. 檢查設(shè)備運行參數(shù),包括體積、流體密度、比重等是否符合設(shè)計值。
2. 檢查設(shè)備的尺寸公差,特別對于新機組或者大修過的機組。
3. 檢查確定沒有明顯的流動堵塞。如果泵在吸入側(cè)有過濾器,或者風(fēng)扇有濾網(wǎng),確保沒有雜物堵塞。
如果已經(jīng)完成上面的檢查,沒有發(fā)現(xiàn)問題,接下來就應(yīng)該做共振試驗。如果還沒有發(fā)現(xiàn)與流動相關(guān)的高的振動,就應(yīng)該關(guān)停機組,做仔細(xì)的檢查,以確定故障根源,如泵密封環(huán)損壞,擴壓器葉片損壞等。
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