09,22,2026 11просмотры
Вращающийся срыв и помпаж - это вибрационный отказ высокоскоростного центробежного компрессора. Эта неисправность вызвана разделением потока жидкости, само оборудование, как правило, не имеет очевидных структурных дефектов, поэтому нет необходимости останавливать ремонт, регулируя поток, вибрация может быть уменьшена до допустимого значения.
Когда вращающийся отрыв развивается в помпаж, это не только вызывает снижение эффективности агрегата, но и наносит серьезный вред машине. помпаж может привести к повреждению внутренних уплотнений машины, подшипников и т. Д. Серьезные могут даже привести к изгибу ротора и повреждению муфты. помпаж является одним из самых опасных условий работы жидкостных машин, таких как центробежные компрессоры, и представляет большую опасность для машины. Эта опасная неисправность, которая может быть устранена без простоя, лучше всего демонстрирует роль и эффективность мониторинга состояния и диагностики неисправностей.
Механизм и характеристики вращающегося срыва 1 Вращающийся срыв Механизм вращающегося сваливания был впервые предложен H.W.Emmons в 1995 году. Процесс формирования вращающегося срыва выглядит примерно следующим образом. Конструкция и размеры крыльчатки центробежного компрессора рассчитаны на номинальный расход. Когда компрессор работает при нормальном расходе, газ поступает в направление крыльчаткиβ1 & Угол установки при входе лопастейβССогласованный, газ может плавно входить в человеческое крыльчатку, как показано на рисунке 1 (a), в это время относительная скорость потока составляетω1Скорость потока в направлении калибраС1Если расход газа в крыльчатку меньше номинального, радиальная скорость поступления газа в крыльчатку уменьшается доС1Угол направления относительной скорости, с которой газ поступает в крыльчатку, соответственно уменьшается доβ1', таким образом, угол установки с входом лопаткиβСНесоответствие. В этот момент газ ударит по рабочей поверхности (выпуклой поверхности) лопасти, образуя вихрь воздушного потока вблизи вогнутой поверхности лопасти, который постепенно увеличивается, чтобы уменьшить эффективную площадь потока. Из - за изготовления, монтажного обслуживания или эксплуатационных условий поток воздуха, входящий в компрессор, распределяется неравномерно в каждом канале, а количество вихрей потока также различается. Если в каком - либо канале (канал 2 на рисунке 1 (b)) больше вихрей потока, то количество воздуха, проходящего через этот канал, уменьшается, а избыток воздуха перемещается в соседние каналы (каналы 1 и 3). При повороте на передний канал (канал 1), поскольку входящий газ смывается на вогнутую поверхность лопатки, часть вихря потока на первоначальной вогнутой поверхности смывается, и поток в этом канале имеет тенденцию к плавному потоку. В то время как воздушный поток, свернутый в задний канал (канал 3), смывается на выпуклость лопасти, так что воздушный поток на вмятине лопасти производит больше вихрей, блокируя эффективную площадь потока, заставляя поток в канале поворачиваться в соседний канал. При таком циклическом развитии блоки воздушного потока, состоящие из вихрей (известные как группы срыва или зоны срыва), будут по очереди появляться в каждом потоке в противоположном направлении вращения крыльчатки. Поскольку скорость распространения зоны сваливания в обратном направлении меньше скорости вращения крыльчатки, из системы отсчета за пределами крыльчатки зона сваливания все еще вращается по направлению вращения крыльчатки, что является механизмом вращения сваливания. Несмотря на сложность фактического воздушного потока, механизм вращающегося сваливания, предложенный H.W.Emmons, послужил основой для будущих исследований.
2 частота срыва вращения Скорость распространения или частота срыва в зоне вращающегося срыва вызывает большую озабоченность, поскольку она имеет большое значение для диагностики того, вызвана ли вибрация компрессора вращающимся срывом. В этой связи, помимо проведения большого количества теоретических исследований, отечественные и зарубежные научно - исследовательские институты также провели большое количество практических испытаний в лабораториях. B.F.J.Cossar et al. провели многочисленные испытания на осевом компрессоре, которые показали, что зона сваливания вращения сначала появляется в хвостовой части лопасти, а затем перемещается вперед, делая относительное вращение примерно на 20°, прежде чем достигать передней кромки лопасти.
На самом деле, формирование зоны сваливания является довольно сложным гидродинамическим процессом. Частота сваливания также имеет искажение с входным воздушным потоком лопасти, угол направления входного воздушного потокабета1 & Угол установки входа лопаткиβССуществует тесная связь между величиной разницы (называемой углом удара) и такими факторами, как ряд компрессораА.В ходе испытаний B.F.J.Cossar, используя метод установки металлической проволочной сетки с низкой пористостью на входе компрессора, измерил частоту сваливания в 1 / 2 от частоты вращения, что в определенной степени отличается от частоты сваливания в 1 / 3 от частоты вращения, рассчитанной в теоретических исследованиях.
Экспериментальная модель N.A.Cumpsty показывает, что частота вращающегося сваливания в диапазоне от 1 / 5 до 1 / 2 частоты вращения постепенно приближается к 40% скорости вращения ротора по мере увеличения ряда компрессоров.
Японский вибрационный эксперт Байму Вамбо представил, что в зависимости от типа машины скорость распространения зоны вращения составляет 0,2 - 0,5 скорости вращения ротора. Компрессорные агрегаты итальянской компании NUOVO PIGNOVE более широко используются в нефтехимической промышленности Китая, компания использует CO для устройств мочевины в больших удобрениях, изготовленных по их чертежам2 Компрессор, предлагающий скорость распространения вращающейся зоны сваливания, может быть рассчитан по эмпирической формуле ниже:
В формуле,Q0pДля фактического расхода при вращающемся срыве,Q0 Конструкция рабочего потока компрессора,уСкорость вращения по периметру.
Скорость распространения зоны вращения, рассчитанная по этой формуле, составляет от 0,3 до 0,45 скорости вращения ротора. Кроме того, отношение ступицы (то есть отношение внутреннего и внешнего диаметра потока крыльчатки) оказывает большое влияние на скорость распространения в зоне сваливания. Большие ступицы и крыльчатки имеют полный радиус уклона, то есть зона сваливания появляется во всем диапазоне от корня лопасти до верхней части лопасти, называемой полным радиусом сваливания (рисунок 2 (a)); Малые колеса и крыльчатки, как правило, частично сваливаются в направлении радиуса, то есть зона сваливания занимает только часть длины канала (рисунок 2 (b)). В состоянии сваливания полный радиус сваливания более серьезен, чем частичный радиус, то есть жидкость в решетке может вызвать сильные пульсации давления.
3 вибрационный механизм срыва вращения Колебания давления, создаваемые вращающимся сваливанием в крыльчатке, являются стимулом для возбуждения ротора для аномальной вибрации, размер стимула связан с молекулярной массой газа, если молекулярная масса газа больше, а сила возбуждения также больше, влияние на работу машины также относительно велико.
Судя по системе относительных координат, закрепленной на крыльчатке, вращающийся откос происходит на угловой частотеωсРаспространяясь между машинными каналами, частота вибрации ротора, возбуждаемого колебаниями давления, составляетωсЕго частота вибрации меньше угловой частоты ротора.ω. С точки зрения системы координат вне крыльчатки, вращающееся откидное скопление состоит из (ω...ωсЧастота вращения, направление которой совпадает с направлением вращения ротора. Таким образом, при вращающемся срыве жидкостного механизма аномальная вибрация ротора происходит одновременноωсИ (ω...ωсДве субгармонические характеристические частоты.
При вращающемся срыве агрегата на крыльчатке одной ступени может быть скопление газа, а на крыльчатке одной ступени - несколько откосов; Отъезд может происходить на крыльчатке одной ступени или одновременно на нескольких ступенях. Обычно машина терпит неудачу при вращении и часто два или более газов выпадают из группы. Угловая частота срыва вращения машины в реальном производствеωсСсылка на верхний, может быть рассчитана нажатием:
В формуле,ωДля угловой частоты ротора,НКоличество газовых скоплений,Q0pДля реального рабочего потока,Q0 Для проектирования потока.
Отказ вращающегося сваливания жидкостного механизма, как правило, всегда существует, но он не обязательно возбуждает ротор, чтобы вызвать сильную вибрацию агрегата, только когда частота вращающегося сваливания связана с определенной собственной частотой агрегата, машина может резонировать и иметь опасную вибрацию.
Механизм помпажа и характеристики отказа 1 помпаж помпаж является одной из распространенных неисправностей в работе центробежных и осевых компрессоров и является дальнейшим развитием вращающегося сваливания.
Как показано на рисунке 3, центробежный компрессор имеет такие характеристики, что для определенной скорости вращения всегда соответствует значению расхода, эффективность компрессора достигает точки. Когда трафик больше или меньше этого значения, эффективность снижается. Как правило, в качестве расчетной точки используется точка режима потока.
Режим помпажа слева от кривой производительности компрессора (Qмин) Ограничение, справа находится заблокированный режим (QмаксОграничение, область между этими двумя, называется областью стабильного режима компрессора. Размер зоны стабильного режима является важным показателем производительности компрессора.
Когда компрессор работает, если поток постоянно уменьшается по внешним причинамQмин При значении в канале компрессора происходит серьезный отрыв вращения, и если количество воздуха уменьшается еще на час, весь поток крыльчатки компрессора занят вихревой зоной воздушного потока, когда выходное давление компрессора внезапно падает. Однако давление в системе трубопроводной сети большой емкости, подключенной к выходу компрессора, не сразу падает, и в это время происходит обратный поток газа в трубопроводной сети к компрессору.Когда давление в трубопроводной сети падает ниже давления выхлопных газов на выходе компрессора, обратный поток газа останавливается, и компрессор возобновляет выхлоп в трубопроводную сеть. Однако из - за недостаточного количества впуска компрессор будет иметь вихревую зону в канале после восстановления выходной сети трубопровода до первоначального давления. При таком цикле поток в агрегате и трубопроводе периодически меняется, а давление на входе и выходе машины сильно пульсирует. Поскольку газ поглощает обратный поток на входе и выходе компрессора, он сопровождается огромным периодическим ревом воздушного потока и резкими механическими вибрациями, эти колебания могут быть четко отражены в записях давления, расхода, отображения вибрационных сигналов на панели управления прибором и могут быть немедленно замечены на рабочем месте.
Частота и амплитуда вибрации машины, вызванные помпажем, тесно связаны с объемом сети трубопроводов. Чем больше объем сети, тем ниже частота помпажа, тем больше амплитуда. Некоторые машины имеют очень большую пропускную способность выхлопных сетей, когда частота помпажа даже меньше 1 Гц.
2 Характеристика отказа при помпаже Основные характеристики помпажа компрессора таковы:
-
Когда компрессор приближается или входит в режим помпажа, цилиндр и подшипник подвергаются сильной вибрации, амплитуда значительно увеличивается по сравнению с нормальной работой, частота помпажа, как правило, относительно низкая, обычно от 1 до 30 Гц.
-
Когда компрессор работает в стабильных условиях, его выходное давление и входной поток мало меняются, а измеренные данные колеблются вблизи среднего значения и имеют небольшую амплитуду. При приближении к режиму помпажа или при входе в него давление на выходе и расход на входе сильно изменяются, периодически происходят резкие пульсации, а иногда и обратный поток газа из компрессора.
При стабильной работе компрессор имеет меньший шум и непрерывный. При приближении к режиму помпажа, поскольку вся система генерирует периодические колебания воздушного потока, шум, испускаемый воздушным потоком, также является высоким и низким в трубопроводе воздушного потока, что приводит к периодическим изменениям. При входе в режим помпажа шум усиливается и даже появляется взрыв.
Заявление об освобождении от ответственности: часть сети источников изображений и видео, если есть нарушения, пожалуйста, уведомите об удалении!
