L'albero rotante (o rotore) genera vibrazioni che vengono trasmesse alcaso divisopompa e poi alle apparecchiature, tubazioni e strutture circostanti. L'ampiezza della vibrazione generalmente varia con la velocità di rotazione del rotore/albero. Alla velocità critica, l'ampiezza della vibrazione diventa maggiore e l'albero vibra in risonanza. Squilibrio e disallineamento sono cause importanti di vibrazione della pompa. Tuttavia, esistono altre fonti e forme di vibrazione associate alle pompe.

Le vibrazioni, soprattutto quelle dovute a squilibrio e disallineamento, sono state una costante preoccupazione per il funzionamento, le prestazioni, l'affidabilità e la sicurezza di molte pompe. La chiave è un approccio sistematico alle vibrazioni, al bilanciamento, all'allineamento e al monitoraggio (monitoraggio delle vibrazioni). La maggior parte delle ricerche sucaso divisoIl monitoraggio delle vibrazioni, dell'equilibrio, dell'allineamento e delle condizioni di vibrazione della pompa è teorico.

Particolare attenzione dovrà essere posta agli aspetti pratici della candidatura al lavoro nonché a modalità e regole semplificate (per operatori, impiantisti e specialisti). Questo articolo discute le vibrazioni nelle pompe e le complessità e le sottigliezze dei problemi che potresti incontrare.

Vibrazioni nel Pump

Caso diviso pagopssono ampiamente utilizzati nelle fabbriche e nelle strutture moderne. Nel corso degli anni si è assistito alla tendenza verso pompe più veloci e potenti, con prestazioni migliori e livelli di vibrazioni inferiori. Tuttavia, per raggiungere questi obiettivi impegnativi, è necessario specificare, utilizzare e manutenere meglio le pompe. Ciò si traduce in una migliore progettazione, modellazione, simulazione, analisi, produzione e manutenzione.

Una vibrazione eccessiva potrebbe essere un problema in via di sviluppo o un segno di guasto imminente. Le vibrazioni e gli urti/rumore associati sono visti come fonte di difficoltà operative, problemi di affidabilità, guasti, disagio e problemi di sicurezza.

Vibridazione Parti

Le caratteristiche di base della vibrazione del rotore vengono solitamente discusse sulla base di formule tradizionali e semplificate. In questo modo, la vibrazione del rotore può essere divisa teoricamente in due parti: vibrazione libera e vibrazione forzata.

La vibrazione ha due componenti principali, positiva e negativa. Nella componente anteriore, il rotore ruota lungo un percorso elicoidale attorno all'asse del cuscinetto nella direzione di rotazione dell'albero. Al contrario, in vibrazioni negative, il centro del rotore gira a spirale attorno all'asse del cuscinetto nella direzione opposta alla rotazione dell'albero. Se la pompa è costruita e utilizzata correttamente, le vibrazioni libere solitamente diminuiscono rapidamente, rendendo le vibrazioni forzate un grosso problema.

Esistono diverse sfide e difficoltà nell’analisi delle vibrazioni, nel monitoraggio delle vibrazioni e nella sua comprensione. In generale, all'aumentare della frequenza di vibrazione, diventa sempre più difficile calcolare/analizzare la correlazione tra la vibrazione e le letture sperimentali/effettive a causa delle forme modali complesse.

Pompa effettiva e risonanza

Per molti tipi di pompe, come quelle con capacità di velocità variabile, non è pratico progettare e produrre una pompa con un margine ragionevole di risonanza tra tutte le possibili perturbazioni periodiche (eccitazioni) e tutti i possibili modi naturali di vibrazione.

Le condizioni di risonanza sono spesso inevitabili, come nel caso degli azionamenti di motori a velocità variabile (VSD) o delle turbine a vapore a velocità variabile, delle turbine a gas e dei motori. In pratica il gruppo pompa dovrebbe essere dimensionato di conseguenza per tenere conto della risonanza. Alcune situazioni di risonanza non sono effettivamente pericolose a causa, ad esempio, dell'elevato smorzamento coinvolto nelle modalità.

Per gli altri casi, dovrebbero essere sviluppati metodi di mitigazione adeguati. Un metodo di mitigazione consiste nel ridurre i carichi di eccitazione che agiscono sui modi di vibrazione. Ad esempio, le forze di eccitazione dovute allo squilibrio e alle variazioni di peso dei componenti possono essere ridotte al minimo attraverso un corretto bilanciamento. Queste forze di eccitazione possono generalmente essere ridotte dal 70% all'80% rispetto ai livelli originali/normali.

Per un'eccitazione reale in una pompa (risonanza reale), la direzione dell'eccitazione dovrebbe corrispondere alla forma del modo naturale in modo che il modo naturale possa essere eccitato da questo carico (o azione) di eccitazione. Nella maggior parte dei casi, se la direzione di eccitazione non corrisponde alla forma modale naturale, esiste la possibilità di coesistenza con la risonanza. Ad esempio, le eccitazioni di flessione generalmente non possono essere eccitate alla frequenza naturale della torsione. In rari casi possono esistere risonanze trasversali torsionali accoppiate. La probabilità che si verifichino tali circostanze eccezionali o rare dovrebbe essere valutata adeguatamente.

Il caso peggiore di risonanza è la coincidenza delle forme modali naturale ed eccitata alla stessa frequenza. In determinate condizioni, una certa conformità è sufficiente affinché l'eccitazione ecciti la forma modale.

Inoltre, possono esistere situazioni di accoppiamento complesse in cui un'eccitazione specifica ecciterà modalità improbabili attraverso meccanismi vibrazionali accoppiati. Confrontando le modalità di eccitazione e le forme modali naturali, è possibile farsi un'idea se l'eccitazione di una particolare frequenza o ordine armonico sia rischiosa/pericolosa per la pompa. L'esperienza pratica, test accurati e l'esecuzione di controlli di riferimento sono modi per valutare il rischio nei casi di risonanza teorica.

Disallineamento

Il disallineamento è una delle principali fonti dicaso divisovibrazione della pompa. La limitata precisione di allineamento di alberi e giunti rappresenta spesso una sfida fondamentale. Spesso si verificano piccoli spostamenti dell'asse del rotore (offset radiale) e collegamenti con spostamenti angolari, dovuti ad esempio a flange di accoppiamento non perpendicolari. Quindi ci saranno sempre delle vibrazioni dovute al disallineamento.

Quando le metà del giunto vengono imbullonate insieme con forza, la rotazione dell'albero produce una coppia di forze di rotazione dovute allo spostamento radiale e una coppia di momenti flettenti di rotazione dovuti al disallineamento. In caso di disallineamento, questa forza di rotazione si verificherà due volte per giro dell'albero/rotore e la velocità di eccitazione caratteristica della vibrazione è doppia rispetto alla velocità dell'albero.

Per molte pompe, l'intervallo di velocità operativa e/o le sue armoniche interferiscono con la velocità critica (frequenza naturale). L’obiettivo quindi è quello di evitare pericolose risonanze, problemi e malfunzionamenti. La valutazione del rischio associato si basa su simulazioni adeguate ed esperienza operativa.