超聲波檢測儀之設備*常見故障的識別(8)
空氣動力學或水動力學引發(fā)的振動
風扇、風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,因為產生的振動頻率等于風扇葉片數或葉輪葉片數與設備轉速的乘積。超聲波檢測儀例如,假設泵葉輪有7個葉片,轉速為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)。
需要經常檢測各臺風扇或泵的葉片通過頻率的振動。設備不可能完全平衡,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備。當氣動力或水動力引起的振動過大或者出現明顯增大,預示存在故障。
一旦探測到葉輪或葉片通過頻率振動過大或顯著增長,超聲波檢測儀應該考慮下列原因:
1. 共振:任何一個激振力都能激起設備或設備部件的固有頻率,這也包括氣動力或水動力脈動頻率。如果是共振,振動將表現出高度的方向相關性。用附加試驗來確認共振,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. 管道和風管結構:超聲波檢測儀有時葉輪或葉片通過頻率處的振幅很高,僅僅是因為進出口管道或風扇管道設計不當。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,但同時也會出現高頻和低頻隨機振動。應該盡量避免在風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,這些突變會產生葉輪或葉片通過頻率的振動。一些風扇和泵的工業(yè)標準規(guī)定肘管和設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)實行的離心泵標準(API 610),規(guī)定進口肘管與泵進口處之間的距離不小于進口管道直徑的5倍。即,如果進口管道直徑是10 inches,泵吸入口側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. 設計容量:風扇、鼓風機、超聲波檢測儀泵以及其它流體工質設備,通常設計了正常運行時的流動狀況,包括進出口壓力、流速(流量)、壓頭、輸送工質的密度或比重等。如果設備運行參數不符合這些設計參數,可能會造成大的振動。例如,泵低于設計容量運行時會產生汽蝕現象,吸入壓力低于設計值,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,這些爆炸激起了設備部件的固有頻率,就像軸承缺陷產生的沖擊一樣。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,它會出現在泵的所有測量位置。實際上,可以根據泵軸瓦的振動讀數直接區(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的設備,風扇、鼓風機、泵、壓縮機等,有許多原因導致氣動力和水動力脈動頻率振幅大。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. 檢查設備運行參數,包括體積、流體密度、比重等是否符合設計值。
2. 檢查設備的尺寸公差,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。如果泵在吸入側有過濾器,或者風扇有濾網,確保沒有雜物堵塞。
如果已經完成上面的檢查,沒有發(fā)現問題,接下來就應該做共振試驗。如果還沒有發(fā)現與流動相關的高的振動,就應該關停機組,做仔細的檢查,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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