Perché le grandi pompe verticali sono vulnerabili alle eccitazioni dinamiche e alle vibrazioni
Le pompe verticali sono state utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni e dimensioni. Sono stati impiegati per liquidi diversi in molti servizi diversi. Le grandi pompe verticali possono essere utilizzate in servizi critici come grandi pompe di raffreddamento, grandi sistemi di pompaggio dell'acqua di mare, grandi sistemi di irrigazione/falda freatica e altro ancora. Ecco gli aspetti pratici e i problemi comunemente segnalati delle grandi pompe verticali da considerare, come problemi di vibrazione ed eccitazioni dinamiche, tra gli altri.
Dinamica e vibrazione
Le grandi pompe verticali di solito hanno un involucro flessibile e una struttura con diverse frequenze di eccitazione situate relativamente vicino alle frequenze naturali. In quanto tali, sono suscettibili a vibrazioni risonanti e vibrazioni elevate durante il funzionamento. Per tali pompe sono necessari studi e verifiche approfondite delle vibrazioni.
In molte pompe verticali, le prestazioni dinamiche e il livello di vibrazione sarebbero piuttosto sensibili ai cambiamenti della pompa o delle sue caratteristiche/funzionamento. Queste modifiche includerebbero l'allineamento, la situazione di equilibrio, i dettagli di installazione, i lavori di manutenzione, il livello del liquido, il carico, ecc. In altre parole, potrebbe verificarsi una vibrazione risonante durante situazioni operative diverse dal normale funzionamento (casi operativi alternativi come carico parziale diverso operazioni, diversi livelli di liquidi, ecc.). Un altro punto critico è la capacità di ribilanciamento in loco del gruppo rotore di tali pompe. Questo di solito è necessario in loco durante la messa in servizio, il funzionamento o la manutenzione.
quelli attrezzati per i test in negozio. Questo è un compito difficile. Teoricamente, alcuni modelli matematici complessi potrebbero essere utilizzati per valutare l'effetto della condizione di fondazione sulle caratteristiche dinamiche delle pompe verticali. Tuttavia, questo è spesso impegnativo.
Oltre alla condizione della fondazione, è noto che il flusso attraverso le tubazioni ha un'influenza sulla dinamica delle vibrazioni. Pertanto, questa può essere un'altra fonte di differenza di prestazioni tra il negozio e il sito. In alcuni casi si sono verificate vibrazioni indotte dal flusso.
Vibrazione della parte superiore
Quasi tutti i problemi di vibrazione della pompa verticale (eccetto le pompe sommerse) sono stati segnalati come vibrazioni del motore elettrico o della parte superiore della pompa, indipendentemente dal tipo di vibrazione. Ciò si verifica perché la testa (parte superiore) e il driver del motore elettrico sono le uniche parti osservate da un operatore e poiché la parte superiore del motore elettrico è solitamente all'estremità, mostra l'ampiezza di vibrazione maggiore. Le vibrazioni sotto la base della pompa di solito attirano meno attenzione. Spesso, su molte pompe verticali, le vibrazioni al di sotto e al di sopra della base sono in qualche modo isolate l'una dall'altra dalle loro configurazioni di base rigide o disposizioni simili. Solitamente, il massimo della vibrazione è alla sommità del driver del motore elettrico, con ampiezze decrescenti alla base del motore elettrico. A volte una tubazione di mandata vibra più della pompa.
Registra la vibrazione allo spegnimento e all'avvio
Una buona osservazione per ottenere dati utili in caso di una serie di misurazioni di vibrazioni elevate è rallentare il motore elettrico o registrare dati durante lo spegnimento e osservare come questo cambia la vibrazione. Se la vibrazione si riduce gradualmente, è segno che la causa è squilibrio, disallineamento, albero piegato o qualcosa di simile. Se la vibrazione diminuisce immediatamente con l'interruzione dell'alimentazione elettrica, la causa è solitamente uno squilibrio elettrico nel motore elettrico. Se la vibrazione scompare con solo una piccola variazione di velocità, la causa è probabilmente un problema di risonanza. Quando una pompa trema durante il rallentamento, la causa è il passaggio attraverso una frequenza di risonanza. Dati simili potrebbero essere estratti dalla vibrazione all'avvio. Tuttavia, il caso di spegnimento è generalmente più utile. Si consiglia di analizzare i dati sia dall'arresto che dall'avvio.
Con la pompa spenta, l'albero deve essere ruotato manualmente per vedere il comportamento. Se è difficile da ruotare, la causa potrebbe essere un disallineamento, un adattamento errato o un albero piegato. Tuttavia, un albero facilmente ruotabile non elimina queste cause, poiché alberi piccoli e flessibili possono piegarsi facilmente senza carico imposto sui cuscinetti.
Modello/analisi impreciso e semplificato
È stato creato un modello accurato agli elementi finiti (FE) con tutti i dettagli richiesti. L'assieme della tazza e tutti i dettagli delle tubazioni della colonna sono stati modellati, incluso il liquido all'interno e attorno alle tubazioni, gli assiemi della crociera del cuscinetto, la linea-albero più i suoi giunti, ecc.
L'analisi modale FE ha mostrato che c'era una risonanza per la prima modalità di flessione dell'albero. In altre parole, si prevedeva che la frequenza naturale della prima modalità di piegatura dell'albero della linea fosse quasi esattamente alla frequenza di funzionamento della pompa. Questa frequenza naturale era andata alla deriva ben al di sotto del valore previsto dal produttore. Il motivo era il supporto flessibile fornito all'albero dalle lunghe tubazioni della colonna. Il produttore ha fornito uno studio dinamico, ma poiché il modello creato dal produttore era più semplice, impreciso e più rigido della realtà, la frequenza naturale prevista era più alta e non mostrava alcuna risonanza. Questo problema non può essere previsto senza l'inclusione della flessibilità delle tubazioni di base e di colonna nel modello accurato.