A rezgés, ami jön és megy
Az üzemeltetők arról számoltak be, hogy a kevert nikkelezésű tartályban lévő PTFE hőcserélő láthatóan vibrál,{0}}de csak akkor, ha a keverő bizonyos fordulatszámon működik. 45 RPM-nél a csövek mozdulatlanok. 60 ford./percnél alacsony{5}}frekvenciás oszcilláció alakul ki a külső csősorokban. 80 ford./percnél a vibráció ismét eltűnik. A rezgés nem azért szaggatott, mert véletlenszerű, hanem azért, mert attól függ, hogy a keverő fordulatszáma megfelel-e a járókerék lapátjairól való örvényleválás adott körülményének.
A vibráció több mint kíváncsiság. Az áramlás-rezgés a PTFE-csöveket ciklikus hajlítási feszültségnek teszi ki a tartólemezeken. Több ezer ciklus alatt a stressz felhalmozódik a fáradtság okozta károk miatt. A látható amplitúdóval vibráló csövek idő előtt meghibásodhatnak a támaszték érintkezési pontjain.
A rezgésforrás diagnosztizálása és frekvenciájának a cső sajátfrekvenciájával való egyezése célzott megoldást tesz lehetővé -a keverő fordulatszámának enyhe megváltoztatásával, a járókerék módosításával vagy egy áramlásterelő hozzáadásával-, amely kiküszöböli a rezonanciát jelentősebb berendezésváltások nélkül.
Az örvényleválasztó mechanizmus
Egy keverő járókerék áramlási mezőt hoz létre periodikus sebesség-ingadozásokkal. Amint minden járókerék lapátja áthalad egy adott ponton, nyomásimpulzust generál. Ezeknek az impulzusoknak a frekvenciája a lapát-áthaladási frekvencia: BPF=(RPM / 60) × a lapátok száma. A 4-lapátos járókerék 60 RPM-nél 4 Hz-es lapátáthaladási frekvenciát produkál.
A lapát-áthaladási frekvencián kívül a járókerék örvényeket is ont a lapátcsúcsokból. Az örvényleválás gyakorisága arányos a penge hegyének sebességével osztva a lapát szélességével. Egy tipikus keverőgépnél az örvényleválási frekvencia 5-20 Hz, a járókerék átmérőjétől és fordulatszámától függően.
Ha akár a lapát-áthaladási frekvencia, akár az örvényleválasztó frekvencia megegyezik a szomszédos hőcserélőben lévő PTFE-cső sajátfrekvenciájával, rezonancia lép fel. A cső a saját frekvenciáján oszcillál, az amplitúdót az áramlásból bevitt energia határozza meg. Az oszcilláció a legkifejezettebb a járókerékhez legközelebb eső csövekben, és a távolsággal csökken.
| Rezgés paraméter | Diagnosztikai példa értéke |
|---|---|
| Keverő típus | 4-lapátú ferde lapátú turbina |
| Járókerék átmérője | 0.8 m |
| A keverőmű fordulatszám-tartománya | 40-120 RPM |
| Penge{0}}áthaladó frekvenciatartomány | 2,7-8,0 Hz |
| Vortex leválási frekvencia tartomány | 6-18 Hz |
| PTFE cső sajátfrekvencia (10 mm OD, 1 mm fal, 400 mm fesztáv) | ~4,5 Hz |
| Rezonancia állapot | A lapát-átmeneti frekvencia ~68 RPM-nél 4,5 Hz-nek felel meg |
| Megfigyelt rezgési sebesség | 60-75 ford./perc |
A diagnosztikai mérési módszer
A diagnosztikai eljárás méri a PTFE csövek tényleges rezgési frekvenciáját, és összehasonlítja a keverőgép számított gerjesztési frekvenciáival. Egy reprezentatív csőhöz csatlakoztatott gyorsulásmérő (amely a tartályt a mérési szintig leeresztette, vagy vízálló gyorsulásmérővel) rögzíti a rezgésspektrumot a keverőmű különböző sebességű működése közben.
A rezgésspektrum csúcsot mutat a cső saját frekvenciáján, ha rezonancia lép fel. A csúcsamplitúdó azon a keverőfordulatszámon a legmagasabb, amelyik a gerjesztési frekvenciát a sajátfrekvenciához illeszti. A vízesés diagram-rezgési spektrumok függőlegesen egymásra halmozott minden egyes keverősebességhez-felfedik a rezonancia állapotát csúcsként, amely emelkedik és csökken, amikor a sebesség áthalad a kritikus tartományon.
Ha a gyorsulásmérő mérés nem kivitelezhető, egy egyszerűbb megközelítés stroboszkópot használ. A stroboszkóp a rezgő csövekre irányul, és addig állítja, amíg a látszólagos mozgás megfagy. A felvillanási frekvencia, amelynél a fagyás bekövetkezik, megegyezik a rezgés frekvenciájával. Ezt összehasonlítják a kiszámított lapát-áthaladási és örvényleadási frekvenciákkal a gerjesztési forrás azonosításához.
Mérséklési stratégiák
A gerjesztési forrás és a rezonancia körülmény azonosítása után számos enyhítési lehetőség áll rendelkezésre. A keverő fordulatszámának megváltoztatása a kritikus tartomány elkerülése érdekében a legegyszerűbb és gyakran legpraktikusabb megoldás, ha például 68 RPM-ről 55 RPM-re vagy 80 RPM-re vált. Az eljárásnak el kell viselnie a megváltozott keverési intenzitást.
Áramlásterelő vagy terelőelem hozzáadása a járókerék és a hőcserélő közé megszakítja a szervezett örvényleadást, mielőtt az elérné a csöveket. A járókeréktől 150-300 mm-re elhelyezett egyszerű perforált lemez vagy rúd rács megbontja a periodikus áramlási szerkezetet.
A csőtartó térközének módosítása megváltoztatja a cső sajátfrekvenciáját, elmozdítva azt a gerjesztési frekvenciától. A fesztáv 400 mm-ről 300 mm-re való csökkentése körülbelül 75%-kal növeli a sajátfrekvenciát, jóval a blade{4}}áthaladási frekvencia tartomány fölé.
Összegzés
A keverő közelében lévő PTFE hőcserélőben a cső szaggatott rezgését örvényleválás vagy a cső sajátfrekvenciájának megfelelő lapát-áthaladási frekvencia okozza. A diagnosztika gyorsulásmérő mérést vagy stroboszkópos megfigyelést használ a rezonanciaállapot megerősítésére és a keverő kritikus fordulatszámának azonosítására. Csökkentő lehetőségek közé tartozik a sebesség beállítás, az áramlásterelő felszerelése vagy a támogatási távolság csökkentése. A vibráció megszüntetése megakadályozza a PTFE-csövek hosszú távú kifáradását-.
Műszaki támogatás a rezgésdiagnosztikához és -csökkentéshez specifikus PTFE-hőcserélő-berendezésekben a keverőmű specifikációinak, a járókerék geometriájának, a csőméreteknek és a támasztávolságnak, valamint a megfigyelt rezgési sebesség-tartományoknak a benyújtásával érhető el.
