Cauzele vibrațiilor pompei

Ce cauzează vibrația pompei? Vibrația excesivă a pompelor poate duce la o performanță redusă, la creșterea costurilor de întreținere și chiar la o defecțiune completă.

În această postare pe blog, vom explora factorii principali care contribuie la vibrația pompei și vă vom oferi informații practice pentru a identifica și aborda aceste probleme în mod eficient.

Cauze mecanice ale vibrațiilor pompei

1. Dezechilibrul rotorului

Dezechilibru static și dinamic

Dezechilibrul rotorului, o cauză comună a vibrațiilor excesive în pompele centrifuge, poate fi clasificat ca static sau dinamic.

Dezechilibrul static apare atunci când centrul de masă este decalat față de axa de rotație, determinând rotorul să experimenteze o forță netă.

Dezechilibrul dinamic, pe de altă parte, apare atunci când axa principală de inerție nu este aliniată cu axa de rotație, rezultând un cuplu net.

Cauze și efecte asupra vibrațiilor

Factori precum neuniformitatea materialului, toleranțele de fabricație și uzura neuniformă contribuie la dezechilibrul rotorului.

Un rotor dezechilibrat generează vibrații nedorite, ceea ce duce la o sarcină crescută la rulmenți, durata de viață redusă a etanșării și potențiale daune structurale.

Frecvența vibrațiilor se potrivește de obicei cu viteza de funcționare a pompei, cu amplitudine proporțională cu gradul de dezechilibru.

Cum se remediază

Pentru a atenua efectele dezechilibrului rotorului, sunt folosite diverse tehnici de echilibrare. Echilibrarea cu un singur plan este potrivită pentru rotoarele scurte și rigide, în timp ce echilibrarea cu două planuri este necesară pentru rotoarele mai lungi și flexibile.

2. Arbore îndoit

Cum un arbore îndoit induce vibrații

Un arbore îndoit introduce o asimetrie geometrică care face ca rotorul să se clătinească în timpul rotației. Această vibrație generează o vibrație la frecvența de rotație a arborelui, adesea însoțită de armonici.

Severitatea vibrației depinde de gradul de deformare a arborelui și de viteza de funcționare a rotorului.

Metode de detectare și cuantificare a curgerii arborelui

Deformarea arborelui, o măsură a abaterii arborelui de la o linie dreaptă, poate fi detectată folosind comparatoare sau instrumente de aliniere cu laser. Aceste instrumente măsoară deplasarea radială a arborelui în diferite locații, permițând cuantificarea severității îndoirii.

Considerații privind îndreptarea și înlocuirea arborelui

Dacă se identifică un arbore îndoit, trebuie luate măsuri corective. Pentru îndoiri minore, pot fi folosite tehnici de îndreptare a arborelui, cum ar fi îndreptarea la rece sau la căldură.

Cu toate acestea, dacă îndoirea este severă sau arborele a suferit mai multe încercări de îndreptare, înlocuirea este adesea necesară pentru a asigura funcționarea fiabilă a pompei și pentru a preveni deteriorarea ulterioară a componentelor asociate.

3. Dezechilibrul rotorului

Cauzele dezechilibrului rotorului

Dezechilibrul rotorului poate apărea din diverși factori, inclusiv eroziune, coroziune și murdărie.

Eroziunea apare atunci când particulele abrazive din fluidul pompat uzează materialul rotorului în mod neuniform.

Coroziunea, cauzată de reacțiile chimice dintre rotor și fluidul pompat, poate duce la pierderi neuniforme de material.

Fouling-ul, acumularea de resturi pe suprafețele rotorului, contribuie, de asemenea, la dezechilibru.

Efecte asupra vibrațiilor și a performanței pompei

Un rotor dezechilibrat generează vibrații la viteza de funcționare a pompei și multiplii acesteia. Aceste vibrații pot cauza uzura excesivă a rulmentului, defectarea etanșării și deteriorarea cuplajului.

În plus, dezechilibrul rotorului poate duce la reducerea eficienței pompei, la creșterea consumului de energie și la scăderea debitului, deoarece performanța hidraulică a rotorului este compromisă.

Tehnici de echilibrare și tăiere a rotorului

Pentru a rezolva dezechilibrul rotorului, poate fi efectuată echilibrarea in situ sau reglarea rotorului.

Echilibrarea in situ presupune adăugarea sau îndepărtarea materialului din rotor în timp ce acesta este instalat în pompă, folosind instrumente și tehnici specializate.

Tunderea rotorului, pe de altă parte, necesită îndepărtarea rotorului și prelucrarea suprafețelor acestuia pentru a restabili echilibrul.

4. Probleme cu rulmenții

Tipuri de defecțiuni ale rulmenților și semnăturile lor de vibrație

Modurile obișnuite de defecțiune includ defecte interioare ale cursei de rulare, defecte ale cursei exterioare, defecte ale bilei sau rolelor și defecțiunile cuștii.

Aceste defecte generează vibrații la frecvențe specifice de defect, care sunt legate de geometria rulmentului și viteza de rotație.

Analiza spectrului de vibrații poate ajuta la identificarea tipului și gravității defecțiunii lagărului.

Cauzele defecțiunilor lagărului

Defecțiunile lagărului pot proveni din mai multe cauze, cum ar fi lubrifierea necorespunzătoare, supraîncărcarea și alinierea greșită.

Lubrefierea necorespunzătoare duce la frecare crescută și la generarea de căldură, accelerând uzura.

Supraîncărcarea, cauzată de forțe radiale sau axiale excesive, poate duce la defectarea prematură la oboseală.

Nealinierea, indiferent dacă este unghiulară sau paralelă, induce solicitări suplimentare asupra rulmenților, reducând durata de viață a acestora.

Strategii de întreținere a rulmenților și monitorizare a stării

Ungerea regulată, folosind lubrifianți și cantități adecvate, ajută la reducerea frecării și la disiparea căldurii.

Tehnicile de monitorizare a stării, cum ar fi analiza vibrațiilor, monitorizarea temperaturii și analiza uleiului, oferă informații despre starea rulmentului.

5. Nealinierea arborelui

Tipuri de nealiniere

Nealinierea arborelui poate fi clasificată în trei tipuri: unghiulară, paralelă și combinată.

Nealinierea unghiulară apare atunci când arborii sunt la un unghi unul față de celălalt, în timp ce dezalinierea paralelă apare atunci când arborii sunt decalați, dar rămân paraleli. Nealinierea combinată este o combinație de aliniere unghiulară și paralelă și este cel mai frecvent tip întâlnit în domeniu.

Efecte asupra vibrațiilor și uzurii cuplajului

Arborii nealiniați generează vibrații la cuplare, frecvențele fiind de obicei multiplii vitezei de rotație a arborelui.

Aceste vibrații pot provoca o uzură accelerată a componentelor cuplajului, ducând la defecțiuni premature.

În plus, nealinierea poate induce sarcini radiale și axiale excesive asupra rulmenților, reducând durata de viață a acestora și crescând riscul de defecțiune catastrofală.

Tehnici de aliniere și toleranțe

Pentru a corecta dezalinierea arborelui, sunt utilizate diverse tehnici de aliniere, inclusiv alinierea cu laser, metoda indicatorului cu cadran inversat și metoda calibrelor de palpație.

Alinierea cu laser este cea mai precisă și eficientă tehnică, folosind fascicule laser pentru a măsura și ajusta pozițiile relative ale arborilor.

Cauzele hidraulice ale vibrațiilor pompei

1. Cavitația

Explicația cavitației și a cauzelor sale

Cavitația este un fenomen care apare atunci când presiunea locală dintr-un lichid scade sub presiunea sa de vapori, determinând formarea de bule de vapori. În pompele centrifuge, cavitația are loc de obicei la intrarea rotorului, unde fluidul suferă o cădere rapidă de presiune.

Factori precum capul de aspirație pozitiv net (NPSH) insuficient, temperatura ridicată a fluidului și liniile de aspirație restricționate contribuie la apariția cavitației.

Efecte asupra vibrațiilor, zgomotului și deteriorării pompei

Cavitația poate avea consecințe grave asupra performanței și longevității pompei. Pe măsură ce bulele de vapori se prăbușesc, ele generează unde de șoc de mare intensitate, ceea ce duce la creșterea vibrațiilor și a nivelurilor de zgomot. Acest proces, cunoscut sub numele de eroziune prin cavitație, poate provoca daune semnificative rotorului, volutei și altor componente ale pompei.

Cavitația reduce, de asemenea, eficiența pompei și poate duce la o defecțiune completă a pompei dacă este lăsată necontrolată.

Cerințe NPSH și strategii de prevenire a cavitației

Pentru a preveni cavitația, este esențial să vă asigurați că NPSH disponibil (NPSHA) depășește întotdeauna NPSH necesar (NPSHR) specificat de producătorul pompei.

Acest lucru poate fi realizat printr-o proiectare adecvată a sistemului, inclusiv dimensiunea adecvată a conductelor de aspirație, minimizând pierderile din conducta de aspirație și menținând o presiune de aspirație suficientă.

Operarea pompei în apropierea punctului său de eficiență maximă (BEP) și selectarea unei pompe cu o viteză specifică de aspirație adecvată (Nss) ajută, de asemenea, la reducerea riscului de cavitație.

2. Pulsația fluxului

Cauzele pulsației fluxului

Pulsația debitului în pompele centrifuge poate apărea din diverși factori, cum ar fi funcționarea în apropierea capului de închidere sau rezonanța sistemului.

Când o pompă funcționează în apropierea capului său de închidere, debitul devine instabil, ducând la fluctuații de presiune și pulsații.

Rezonanța sistemului apare atunci când frecvența de pulsație se potrivește cu frecvența naturală a sistemului de conducte, amplificând vibrațiile și provocând potențial daune grave.

Efecte asupra vibrațiilor și stabilității sistemului

Pulsația debitului poate avea un impact semnificativ asupra nivelurilor de vibrație și a stabilității generale a sistemului de pompare.

Fluxul oscilant induce forțe alternative asupra pompei și componentelor conductelor, ducând la creșterea vibrațiilor și a tensiunii.

În cazuri extreme, pulsația debitului poate cauza ruperea țevii, deteriorarea echipamentului și timpi neprogramați.

De asemenea, poate interfera cu controlul procesului și cu calitatea produsului, în special în aplicațiile sensibile.

Considerații privind amortizarea pulsațiilor și proiectarea sistemului

Pentru a atenua efectele pulsației fluxului, pot fi utilizate diferite tehnici de amortizare a pulsațiilor.

Acestea includ instalarea amortizoarelor de pulsații, cum ar fi acumulatori cu vezică sau cu diafragmă, în conducta de refulare pentru a absorbi fluctuațiile de presiune. Proiectarea adecvată a conductelor, acordând atenție suporturilor, ancorelor și flexibilității conductelor, poate ajuta la reducerea riscului de rezonanță a sistemului.

În plus, operarea pompei departe de capul de închidere și asigurarea unui NPSH adecvat poate minimiza instabilitatea debitului.

3. Operare off-BEP

Cel mai bun punct de eficiență (BEP) și curbele de performanță a pompei

Cel mai bun punct de eficiență (BEP) este debitul la care o pompă centrifugă funcționează cu eficiență maximă. Curbele de performanță ale pompei, care prezintă înălțimea, puterea și eficiența față de debitul, oferă informații valoroase despre caracteristicile de funcționare ale pompei.

Operarea unei pompe la sau aproape de BEP asigură performanțe optime, minimizează consumul de energie și reduce riscul problemelor mecanice.

Consecințele funcționării în afara BEP

Operarea unei pompe în mod semnificativ departe de BEP poate avea efecte dăunătoare asupra nivelurilor de vibrații și a duratei de viață a pompei.

La debite mai mici decât BEP, pompa suferă sarcini radiale crescute, ceea ce duce la o deformare mai mare a arborelui și o uzură a rulmenților.

La debite mai mari decât BEP, pompa poate întâlni cavitație, zgomot excesiv și vibrații.

Funcționarea prelungită departe de BEP poate duce la defectarea prematură a rulmentului, deteriorarea etanșării și uzura rotorului.

Importanța selecției corecte a pompei și a proiectării sistemului

Pompa trebuie selectată să funcționeze lângă BEP în condiții normale de funcționare, ținând cont de factori precum debitul, înălțimea și proprietățile fluidului.

Sistemul trebuie proiectat astfel încât să minimizeze pierderile de presiune și să asigure condiții de curgere stabile.

Monitorizarea regulată a performanței pompei și a nivelurilor de vibrații poate ajuta la detectarea funcționării în afara BEP și la acțiuni corective prompte.

În concluzie

Vibrația pompei poate fi cauzată de diverși factori, inclusiv cavitație, dezaliniere, dezechilibru și probleme mecanice. Identificarea și abordarea cauzei principale este crucială pentru menținerea performanței și longevității pompei.

Pentru asistență de specialitate în diagnosticarea și rezolvarea problemelor legate de vibrațiile pompei, contactați astăzi echipa noastră cu experiență.