氣蝕現象
氣蝕是離心泵常見的故障,它對泵內部零件有十分大的破壞力。有連續氣蝕的泵,往往使葉輪產生嚴重的氣穴或衝刷腐蝕。有些情況下,氣蝕可以把葉輪葉片完全衝刷腐蝕光。
泵在過高的流量能力或過低的進口壓力下工作時,往往會發生氣蝕。主要是因為泵缺乏流體,當進入泵的流體試圖填充存在的氣穴時,進入泵的流體被」氣化」,這就形成了接近完全真空的氣穴。
氣穴很容易爆破,這些爆破產生衝擊,激起葉輪及附近零件的局部自振頻率。
這些爆破可以在整個泵或管道內隨機出現,所以振動的幅值和頻率兩者都非常隨機。
氣蝕的振動特徵:
1.在約300Hz到2000Hz範圍內,呈現隨機的寬帶能量譜。像沒有離散頻率分量的「白噪聲」那樣,或者伴有葉片通過頻率及若干諧波頻率。即有時與隨機的高頻振動一起出現葉片通過頻率及若干諧波頻率。
2.氣蝕常產生奇特的噪聲,輕微氣蝕發出的聲音通常像泵壓砂子的聲音,較嚴重的氣蝕發出的聲音像卵石通過泵的聲音。
3.流量不足問題象氣蝕一樣,對風機來說就是供給的空氣流量不足,通常是因為風門調節問題或採用了不適合的其它設備,典型的供量不足頻譜幾乎與氣蝕相同(高頻寬帶能量),有時由於供量不足的問題,除了會引起風機自身較大的振動外,還會引起出入口處大的振動。
4.當氣蝕發生時,振動的高頻成分將增加(峰值能量、HFD、衝擊脈衝)。通常氣蝕會引起高的峰值能量,在兩端的軸承上同時存在,然而,當一個軸承上出現了潤滑和磨損問題時只會在該軸承上出現高的峰值能量。
回流
在泵中,回流恰好與氣蝕相反,泵在太小流量能力或太高進口壓力下工作時,可能會出現回流。出現回流時,一部分流體從出口返回到葉輪。這就引起反向流動,產生振動和噪聲。
回流呈現如下特徵:
1.產生非常類似於氣蝕引起的頻譜,有隨機的高頻振動,有時還疊加葉片通過頻率。 2.回流不會引起泵零件的磨損或者衝刷腐蝕。然而,如果振動過大,可能損壞軸承,密封環,閥門和其他相關的零件。
紊流
通過泵,風機,壓縮機或真空泵正常流動的液體或氣體受到某些幹擾或阻止時,出現紊流。管道中的妨礙物,急劇的直角轉向,直徑的急變等都可引起這些流體擾動而出現紊流。
故障的修正,包括拆去妨礙物,如果管道存在太急的直角轉彎,則應插入轉向葉片,在必須減小管道截面的地方提供較長的,逐步變化的直徑。
紊流故障特徵
1.紊流可能產生隨機的高頻振動,通常它也引起低於1X轉速頻率的隨機的低頻振動。
•在風機中,紊流將產生集中在約50cpm到2000cpm頻率範圍內隨機的低頻振動,代表該機器結構和管道的自振頻率。
•在泵中,液力不穩定,摩擦環有故障,密封有故障,或平衡盤或平衡鼓有問題時,將激起0.55X到0.78X轉速頻率範圍內的振動成分。
2.紊流振動的頻率和幅值是不規律的,有時是寬廣的脈衝 。
3.紊流產生的噪聲有時將非常大,雖然伴隨大噪聲,機器本身的振動相對較小,原因是紊流狀態出現在機器外部。
喘振
高速離心式和軸流式壓縮機較重要的故障之一就是喘振。發生喘振的壓縮機一般在設計極限值以外工作。相對於設計工作轉速下,出口壓力太高或者流量太低時,會發生喘振。
發生喘振時,壓縮機中氣流反向流動。只是局部喘振時,這種反向流動可能只出現在葉輪葉片的邊界層處。然而,完全喘振時,整個流體的流動將反向,流體從出口向進口流動。
喘振的特徵
局部喘振引起明顯的葉片通過頻率及其諧頻振動,僅幾秒鐘就明顯增大,振動幅值可能倍增。
完全喘振,將抬高頻譜的整個」噪聲水平」,產生大幅值隨機響應,覆蓋寬頻範圍。這是壓縮機內紊流造成的,它激起包括葉輪的輪盤,轉子葉片,擴壓器葉片,殼體,軸,齒輪,和其他零部件的一系列自振頻率。如果不採取措施消除喘振,喘振可能在短時間內使壓縮機破壞。
阻塞
阻塞(有時稱為「石牆」)本質上與壓縮機中喘振相反。出口壓力太低,造成擴壓器段內流速太高時出現。當流動速度接近馬赫數1時,將在擴壓器葉片之間出現紊流,它有阻止流體流動的作用。這時,不僅紊流造成的振動增大,壓縮機的效率和壓縮比也將明顯下降。
阻塞的頻譜特徵,本質上與喘振的頻譜相同。因此,為了區分正在發生的故障是什麼故障,必須檢查諸如壓力,質量流量等其他工作參數。