أسباب اهتزاز المضخة

ما الذي يسبب اهتزاز المضخة؟ يمكن أن يؤدي الاهتزاز المفرط في المضخات إلى انخفاض الأداء، وزيادة تكاليف الصيانة، وحتى الفشل الكامل.

في منشور المدونة هذا، سنستكشف العوامل الأساسية التي تساهم في اهتزاز المضخة ونزودك برؤى عملية لتحديد هذه المشكلات ومعالجتها بفعالية.

الأسباب الميكانيكية لاهتزاز المضخة

1. عدم توازن الدوار

عدم التوازن الثابت والديناميكي

يمكن تصنيف عدم توازن العضو الدوار، وهو سبب شائع للاهتزاز المفرط في مضخات الطرد المركزي، على أنه ثابت أو ديناميكي.

يحدث عدم التوازن الساكن عندما ينحرف مركز الكتلة عن محور الدوران، مما يتسبب في تعرض الجزء المتحرك لقوة محصلة.

من ناحية أخرى، ينشأ عدم التوازن الديناميكي عندما لا يكون محور القصور الذاتي الرئيسي محاذيًا لمحور الدوران، مما يؤدي إلى ازدواجية صافية.

الأسباب والتأثيرات على الاهتزاز

تساهم عوامل مثل عدم تجانس المواد، وتفاوتات التصنيع، والتآكل غير المتساوي في عدم توازن الدوار.

يولد الدوار غير المتوازن اهتزازات غير مرغوب فيها، مما يؤدي إلى زيادة أحمال المحمل، وتقليل عمر الختم، والأضرار الهيكلية المحتملة.

يتطابق تردد الاهتزاز عادةً مع سرعة تشغيل المضخة، مع سعة تتناسب مع درجة عدم التوازن.

كيفية الإصلاح

للتخفيف من آثار عدم توازن الدوار، يتم استخدام تقنيات موازنة مختلفة. إن موازنة المستوى الفردي مناسبة للدوارات القصيرة والصلبة، في حين أن الموازنة بين المستويين ضرورية للدوارات الأطول والمرنة.

2. عازمة رمح

كيف يحفز العمود المنحني الاهتزاز

يقدم العمود المنحني عدم تناسق هندسي يؤدي إلى تمايل الدوار أثناء الدوران. يولد هذا التذبذب اهتزازًا عند تردد دوران العمود، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بتوافقيات.

تعتمد شدة الاهتزاز على درجة انحراف العمود وسرعة تشغيل الدوار.

طرق الكشف عن وقياس جريان العمود

يمكن اكتشاف جريان العمود، وهو مقياس لانحراف العمود عن الخط المستقيم، باستخدام مؤشرات الاتصال أو أدوات المحاذاة بالليزر. تقيس هذه الأدوات الإزاحة الشعاعية للعمود في مواقع مختلفة، مما يسمح بتقدير شدة الانحناء.

اعتبارات استقامة العمود واستبداله

إذا تم تحديد عمود منحني، فيجب اتخاذ الإجراءات التصحيحية. بالنسبة للانحناءات البسيطة، يمكن استخدام تقنيات تقويم العمود، مثل التقويم البارد أو الحراري.

ومع ذلك، إذا كان الانحناء شديدًا أو خضع العمود لمحاولات تقويم متعددة، فغالبًا ما يكون الاستبدال ضروريًا لضمان تشغيل المضخة بشكل موثوق ومنع المزيد من الضرر للمكونات المرتبطة.

3. عدم توازن المكره

أسباب عدم توازن المكره

يمكن أن ينشأ عدم توازن المكره من عوامل مختلفة، بما في ذلك التآكل والتآكل والتلوث.

يحدث التآكل عندما تؤدي الجزيئات الكاشطة الموجودة في السائل الذي يتم ضخه إلى تآكل مادة المكره بشكل غير متساو.

يمكن أن يؤدي التآكل الناتج عن التفاعلات الكيميائية بين المكره والسائل الذي يتم ضخه إلى فقدان المواد بشكل غير منتظم.

كما يساهم القاذورات، وتراكم الحطام على أسطح المكره، في عدم التوازن.

التأثيرات على الاهتزاز وأداء المضخة

يؤدي عدم توازن المكره إلى توليد اهتزازات عند سرعة تشغيل المضخة ومضاعفاتها. وقد تتسبب هذه الاهتزازات في تآكل مفرط للمحمل، وفشل الختم، وتلف الوصلات.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي عدم توازن المكره إلى انخفاض كفاءة المضخة، وزيادة استهلاك الطاقة، وانخفاض معدل التدفق، حيث يتم التأثير على الأداء الهيدروليكي للمكره.

تقنيات موازنة وتشذيب المكره

لمعالجة عدم توازن المكره، يمكن إجراء موازنة في الموقع أو تشذيب المكره.

تتضمن عملية التوازن في الموقع إضافة أو إزالة المواد من المكره أثناء تركيبها في المضخة، باستخدام أدوات وتقنيات متخصصة.

من ناحية أخرى، يتطلب تقليم المكره إزالة المكره وتصنيع أسطحه لاستعادة التوازن.

4. تحمل القضايا

أنواع أعطال المحامل وتوقيعات اهتزازها

تتضمن أوضاع الفشل الشائعة عيوب السباق الداخلي، وعيوب السباق الخارجي، وعيوب الكرة أو الأسطوانة، وفشل القفص.

تولد هذه العيوب اهتزازات عند ترددات خطأ محددة، والتي ترتبط بهندسة المحمل وسرعة الدوران.

يمكن أن يساعد تحليل طيف الاهتزاز في تحديد نوع وشدة خطأ المحمل.

أسباب تحمل الفشل

يمكن أن تنجم أعطال المحامل عن أسباب متعددة، مثل التشحيم غير المناسب، والتحميل الزائد، واختلال المحاذاة.

يؤدي التشحيم غير الكافي إلى زيادة الاحتكاك وتوليد الحرارة، مما يؤدي إلى تسريع التآكل.

يمكن أن يؤدي التحميل الزائد، الناتج عن القوى الشعاعية أو المحورية المفرطة، إلى فشل الكلال المبكر.

يؤدي عدم المحاذاة، سواء كانت زاوية أو متوازية، إلى ضغوط إضافية على المحامل، مما يقلل من عمرها الافتراضي.

تحمل استراتيجيات الصيانة ومراقبة الحالة

يساعد التشحيم المنتظم باستخدام مواد التشحيم والكميات المناسبة على تقليل الاحتكاك وتبديد الحرارة.

توفر تقنيات مراقبة الحالة، مثل تحليل الاهتزاز ومراقبة درجة الحرارة وتحليل الزيت، نظرة ثاقبة حول صحة المحامل.

5. اختلال العمود

أنواع سوء المحاذاة

يمكن تصنيف اختلال العمود إلى ثلاثة أنواع: الزاوي والمتوازي والمدمج.

يحدث اختلال الزاوية عندما تكون الأعمدة في زاوية مع بعضها البعض، في حين ينشأ اختلال التوازي عندما تكون الأعمدة متباعدة ولكنها تظل متوازية. اختلال المحاذاة المشترك هو مزيج من اختلال المحاذاة الزاوي والمتوازي، وهو النوع الأكثر شيوعًا في هذا المجال.

التأثيرات على الاهتزاز وارتداء الاقتران

تولد الأعمدة المنحرفة اهتزازات عند أداة التوصيل، حيث تكون الترددات عادةً مضاعفات سرعة دوران العمود.

يمكن أن تسبب هذه الاهتزازات تآكلًا سريعًا لمكونات أداة التوصيل، مما يؤدي إلى فشل مبكر.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة إلى زيادة الأحمال الشعاعية والمحورية على المحامل، مما يقلل من عمرها الافتراضي ويزيد من خطر الفشل الكارثي.

تقنيات المحاذاة والتسامح

لتصحيح اختلال العمود، يتم استخدام تقنيات محاذاة مختلفة، بما في ذلك محاذاة الليزر، وطريقة مؤشر الاتصال العكسي، وطريقة قياس المستشعر.

تعتبر محاذاة الليزر هي التقنية الأكثر دقة وكفاءة، وذلك باستخدام أشعة الليزر لقياس وضبط المواضع النسبية للأعمدة.

الأسباب الهيدروليكية لاهتزاز المضخة

1. التجويف

شرح التجويف وأسبابه

التجويف هو ظاهرة تحدث عندما ينخفض الضغط المحلي في السائل إلى ما دون ضغط البخار، مما يتسبب في تكوين فقاعات البخار. في مضخات الطرد المركزي، يحدث التجويف عادة عند مدخل المكره، حيث يتعرض السائل لانخفاض سريع في الضغط.

تساهم عوامل مثل عدم كفاية رأس الشفط الإيجابي الصافي (NPSH)، وارتفاع درجة حرارة السائل، وخطوط الشفط المقيدة في بداية التجويف.

التأثيرات على الاهتزاز والضوضاء وتلف المضخة

يمكن أن يكون للتجويف عواقب وخيمة على أداء المضخة وطول عمرها. عندما تنهار فقاعات البخار، فإنها تولد موجات صدمية عالية الكثافة، مما يؤدي إلى زيادة مستويات الاهتزاز والضوضاء. هذه العملية، المعروفة باسم تآكل التجويف، يمكن أن تسبب ضررًا كبيرًا للمكره والحلزون ومكونات المضخة الأخرى.

يقلل التجويف أيضًا من كفاءة المضخة ويمكن أن يؤدي إلى فشل كامل للمضخة إذا ترك دون فحص.

متطلبات NPSH واستراتيجيات منع التجويف

لمنع التجويف، من الضروري التأكد من أن NPSH (NPSHA) المتاح يتجاوز دائمًا NPSH (NPSHR) المطلوب المحدد من قبل الشركة المصنعة للمضخة.

ويمكن تحقيق ذلك من خلال التصميم المناسب للنظام، بما في ذلك الحجم المناسب لأنابيب الشفط، وتقليل خسائر خط الشفط، والحفاظ على ضغط الشفط الكافي.

يساعد تشغيل المضخة بالقرب من أفضل نقطة كفاءة (BEP) واختيار مضخة ذات سرعة شفط محددة (Nss) أيضًا على تقليل مخاطر التجويف.

2. نبض التدفق

أسباب نبض التدفق

يمكن أن ينشأ نبض التدفق في مضخات الطرد المركزي من عوامل مختلفة، مثل التشغيل بالقرب من رأس الإغلاق أو رنين النظام.

عندما تعمل المضخة بالقرب من رأس الإغلاق، يصبح التدفق غير مستقر، مما يؤدي إلى تقلبات الضغط والنبضات.

يحدث رنين النظام عندما يتطابق تردد النبض مع التردد الطبيعي لنظام الأنابيب، مما يؤدي إلى تضخيم الاهتزازات ومن المحتمل أن يتسبب في أضرار جسيمة.

التأثيرات على الاهتزاز واستقرار النظام

يمكن أن يؤثر نبض التدفق بشكل كبير على مستويات الاهتزاز والاستقرار العام لنظام الضخ.

يحفز التدفق المتذبذب قوى متناوبة على مكونات المضخة والأنابيب، مما يؤدي إلى زيادة الاهتزاز والضغط.

في الحالات القصوى، يمكن أن يتسبب نبض التدفق في تمزق الأنابيب، وتلف المعدات، والتوقف غير المجدول.

ويمكن أن يتداخل أيضًا مع التحكم في العمليات وجودة المنتج، خاصة في التطبيقات الحساسة.

تخفيف النبض واعتبارات تصميم النظام

للتخفيف من آثار نبض التدفق، يمكن استخدام تقنيات تخفيف النبض المختلفة.

ويشمل ذلك تركيب مخمدات النبض، مثل مراكم المثانة أو الحجاب الحاجز، في خط التفريغ لامتصاص تقلبات الضغط. يمكن أن يساعد تصميم الأنابيب المناسب، مع الاهتمام بدعامات الأنابيب والمثبتات والمرونة، في تقليل مخاطر رنين النظام.

بالإضافة إلى ذلك، فإن تشغيل المضخة بعيدًا عن رأس الإغلاق وضمان NPSH المناسب يمكن أن يقلل من عدم استقرار التدفق.

3. عملية خارج أفضل الممارسات البيئية

أفضل نقطة كفاءة (BEP) ومنحنيات أداء المضخة

أفضل نقطة كفاءة (BEP) هي معدل التدفق الذي تعمل به مضخة الطرد المركزي بأقصى قدر من الكفاءة. منحنيات أداء المضخة، والتي ترسم الرأس والطاقة والكفاءة مقابل معدل التدفق، توفر معلومات قيمة حول خصائص تشغيل المضخة.

يضمن تشغيل المضخة عند أفضل الممارسات البيئية أو بالقرب منها الأداء الأمثل، ويقلل من استهلاك الطاقة، ويقلل من مخاطر المشكلات الميكانيكية.

عواقب العمل بعيدا عن أفضل الممارسات البيئية

يمكن أن يكون لتشغيل المضخة بعيدًا عن أفضل الممارسات البيئية الخاصة بها تأثيرات ضارة على مستويات الاهتزاز وعمر المضخة.

عند معدلات تدفق أقل من أفضل الممارسات البيئية، تتعرض المضخة لأحمال شعاعية متزايدة، مما يؤدي إلى انحراف أعلى للعمود وتآكل المحمل.

عند معدلات تدفق أعلى من أفضل الممارسات البيئية، قد تواجه المضخة التجويف والضوضاء المفرطة والاهتزاز.

يمكن أن يؤدي التشغيل المطول بعيدًا عن أفضل الممارسات البيئية (BEP) إلى فشل المحمل المبكر، وتلف الختم، وتآكل المكره.

أهمية اختيار المضخة المناسبة وتصميم النظام

يجب اختيار المضخة لتعمل بالقرب من أفضل الممارسات البيئية الخاصة بها في ظل ظروف التشغيل العادية، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل معدل التدفق والرأس وخصائص السوائل.

يجب أن يتم تصميم النظام لتقليل فقد الضغط وضمان ظروف التدفق المستقرة.

يمكن أن تساعد المراقبة المنتظمة لأداء المضخة ومستويات الاهتزاز في اكتشاف التشغيل خارج أفضل الممارسات البيئية واتخاذ الإجراءات التصحيحية السريعة.

ختاماً

يمكن أن يكون سبب اهتزاز المضخة عوامل مختلفة، بما في ذلك التجويف، واختلال المحاذاة، وعدم التوازن، والمشكلات الميكانيكية. يعد تحديد السبب الجذري ومعالجته أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على أداء المضخة وطول عمرها.

للحصول على مساعدة الخبراء في تشخيص مشكلات اهتزاز المضخة وحلها، اتصل بفريقنا ذو الخبرة اليوم.