Η δόνηση που έρχεται και φεύγει
Οι χειριστές αναφέρουν ότι ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE σε μια αναδευόμενη δεξαμενή επινικελίωσης δονείται ορατά-αλλά μόνο όταν ο αναδευτήρας λειτουργεί σε συγκεκριμένες ταχύτητες. Στις 45 σ.α.λ., οι σωλήνες είναι ακίνητοι. Στις 60 σ.α.λ., αναπτύσσεται μια ταλάντωση χαμηλής-συχνότητας στις εξωτερικές σειρές σωλήνων. Στις 80 σ.α.λ., η δόνηση εξαφανίζεται ξανά. Η δόνηση είναι διακοπτόμενη όχι επειδή είναι τυχαία, αλλά επειδή εξαρτάται από την ταχύτητα του αναδευτήρα που ταιριάζει με μια συγκεκριμένη συνθήκη για τη διαρροή στροβιλισμού από τα πτερύγια της πτερωτής.
Η δόνηση είναι κάτι παραπάνω από περιέργεια. Η δόνηση που προκαλείται από τη ροή-υποβάλλει τους σωλήνες PTFE σε κυκλική κάμψη στις πλάκες στήριξης. Σε χιλιάδες κύκλους, το άγχος συσσωρεύει ζημιές από κόπωση. Οι σωλήνες που δονούνται σε ορατό πλάτος μπορεί να αποτύχουν πρόωρα στα σημεία επαφής υποστήριξης.
Η διάγνωση της πηγής δόνησης και της αντιστοίχισης της συχνότητάς της με τη φυσική συχνότητα του σωλήνα επιτρέπει μια στοχευμένη λύση-αλλάζει ελαφρά την ταχύτητα του αναδευτήρα, τροποποιώντας την πτερωτή ή προσθέτοντας έναν εκτροπέα ροής-που εξαλείφει τον συντονισμό χωρίς σημαντικές αλλαγές στον εξοπλισμό.
Ο Μηχανισμός Απόρριψης Δίνης
Μια πτερωτή αναδευτήρα δημιουργεί ένα πεδίο ροής με περιοδικές διακυμάνσεις της ταχύτητας. Καθώς κάθε πτερωτή πτερωτή περνά από ένα δεδομένο σημείο, δημιουργεί έναν παλμό πίεσης. Η συχνότητα αυτών των παλμών είναι η-συχνότητα διέλευσης λεπίδας: BPF=(RPM / 60) × αριθμός λεπίδων. Μια πτερωτή 4-λεπίδας στις 60 σ.α.λ. παράγει συχνότητα διέλευσης λεπίδας 4 Hz.
Εκτός από τη συχνότητα διέλευσης της λεπίδας-, η πτερωτή ρίχνει στροβίλους από τις άκρες της λεπίδας της. Η συχνότητα απόρριψης στροβιλισμού είναι ανάλογη με την ταχύτητα του άκρου της λεπίδας διαιρούμενη με το πλάτος της λεπίδας. Για έναν τυπικό αναδευτήρα, η συχνότητα αποβολής δίνης είναι 5-20 Hz, ανάλογα με τη διάμετρο και την ταχύτητα της πτερωτής.
Εάν είτε η συχνότητα διέλευσης λεπίδας-ή η συχνότητα απόρριψης στροβιλισμού ταιριάζει με τη φυσική συχνότητα ενός σωλήνα PTFE στον παρακείμενο εναλλάκτη θερμότητας, εμφανίζεται συντονισμός. Ο σωλήνας ταλαντώνεται στη φυσική του συχνότητα με πλάτος που καθορίζεται από την ενέργεια που εισέρχεται από τη ροή. Η ταλάντωση είναι πιο έντονη στους σωλήνες που βρίσκονται πιο κοντά στην πτερωτή και μειώνεται με την απόσταση.
| Παράμετρος κραδασμών | Value for Diagnostic Παράδειγμα |
|---|---|
| Τύπος αναδευτήρα | 4-τουρμπίνα με πτερύγιο με πτερύγια |
| Διάμετρος πτερωτής | 0.8 m |
| Εύρος ταχύτητας αναδευτήρα | 40-120 σ.α.λ |
| Εύρος συχνότητας διέλευσης λεπίδων- | 2,7-8,0 Hz |
| Εύρος συχνοτήτων απόρριψης Vortex | 6-18 Hz |
| Φυσική συχνότητα σωλήνα PTFE (10mm OD, 1mm τοίχος, άνοιγμα 400mm) | ~4,5 Hz |
| Συνθήκη συντονισμού | Η συχνότητα διέλευσης λεπίδας- στις ~68 RPM αντιστοιχεί στα 4,5 Hz |
| Παρατηρούμενη ταχύτητα δόνησης | 60-75 σ.α.λ |
Η Μέθοδος Διαγνωστικής Μέτρησης
Η διαγνωστική διαδικασία μετρά την πραγματική συχνότητα δόνησης των σωλήνων PTFE και τη συγκρίνει με τις υπολογιζόμενες συχνότητες διέγερσης του αναδευτήρα. Ένα επιταχυνσιόμετρο συνδεδεμένο σε έναν αντιπροσωπευτικό σωλήνα (με τη δεξαμενή αποστραγγισμένη στο επίπεδο μέτρησης ή χρησιμοποιώντας ένα αδιάβροχο επιταχυνσιόμετρο) καταγράφει το φάσμα κραδασμών κατά τη λειτουργία του αναδευτήρα σε διάφορες ταχύτητες.
Το φάσμα δόνησης δείχνει μια κορυφή στη φυσική συχνότητα του σωλήνα εάν υπάρχει συντονισμός. Το πλάτος κορυφής είναι υψηλότερο στην ταχύτητα του αναδευτήρα που ταιριάζει με τη συχνότητα διέγερσης με τη φυσική συχνότητα. Ένα διάγραμμα καταρράκτη-φάσματα δόνησης στοιβαγμένα κατακόρυφα για κάθε ταχύτητα αναδευτήρα-αποκαλύπτει την συνθήκη συντονισμού ως κορυφή που ανεβαίνει και πέφτει καθώς η ταχύτητα διέρχεται από το κρίσιμο εύρος.
Εάν η μέτρηση με επιταχυνσιόμετρο δεν είναι εφικτή, μια απλούστερη προσέγγιση χρησιμοποιεί ένα στροβοσκόπιο. Το στροβοσκόπιο στοχεύει στους δονούμενους σωλήνες και ρυθμίζεται μέχρι να παγώσει η φαινομενική κίνηση. Η συχνότητα φλας στην οποία συμβαίνει το πάγωμα ισούται με τη συχνότητα δόνησης. Αυτό συγκρίνεται με τις υπολογισμένες συχνότητες διέλευσης-λεπίδας και απόρριψης στροβιλισμού για τον προσδιορισμό της πηγής διέγερσης.
Στρατηγικές Μετριασμού
Μόλις εντοπιστεί η πηγή διέγερσης και η συνθήκη συντονισμού, είναι διαθέσιμες αρκετές επιλογές μετριασμού. Η αλλαγή της ταχύτητας του αναδευτήρα για την αποφυγή του κρίσιμου εύρους είναι η απλούστερη και συχνά πιο πρακτική λύση-μετατόπιση από 68 RPM σε 55 RPM ή 80 RPM, για παράδειγμα. Η διαδικασία πρέπει να ανέχεται την αλλαγμένη ένταση ανάμειξης.
Η προσθήκη ενός εκτροπέα ροής ή ενός διαφράγματος μεταξύ της πτερωτής και του εναλλάκτη θερμότητας διαταράσσει την οργανωμένη απόρριψη της δίνης πριν φτάσει στους σωλήνες. Ένα απλό διάτρητο πλέγμα πλάκας ή ράβδου, τοποθετημένο 150-300 mm από την πτερωτή, διασπά τη δομή περιοδικής ροής.
Η τροποποίηση της απόστασης στήριξης του σωλήνα αλλάζει τη φυσική συχνότητα του σωλήνα, απομακρύνοντάς τον από τη συχνότητα διέγερσης. Η μείωση του ανοίγματος από 400 mm σε 300 mm αυξάνει τη φυσική συχνότητα κατά περίπου 75%, πολύ πάνω από το εύρος συχνοτήτων διέλευσης της λεπίδας-.
Περίληψη
Η διακοπτόμενη δόνηση του σωλήνα σε έναν εναλλάκτη θερμότητας PTFE κοντά σε έναν αναδευτήρα προκαλείται από την απόρριψη δίνης ή τη συχνότητα διέλευσης λεπίδων-που αντιστοιχεί στη φυσική συχνότητα του σωλήνα. Η διάγνωση χρησιμοποιεί μέτρηση με επιταχυνσιόμετρο ή παρατήρηση με στροβοσκόπιο για να επιβεβαιώσει την κατάσταση συντονισμού και να αναγνωρίσει την κρίσιμη ταχύτητα του αναδευτήρα. Οι επιλογές μετριασμού περιλαμβάνουν ρύθμιση ταχύτητας, εγκατάσταση εκτροπέα ροής ή μείωση της απόστασης υποστήριξης. Η αντιμετώπιση της δόνησης αποτρέπει τη μακροπρόθεσμη-ζημία κόπωσης στους σωλήνες PTFE.
Η τεχνική υποστήριξη για τη διάγνωση και τον μετριασμό των κραδασμών σε συγκεκριμένες εγκαταστάσεις εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι διαθέσιμη με την υποβολή των προδιαγραφών αναδευτήρα, της γεωμετρίας της πτερωτής, των διαστάσεων των σωλήνων και της απόστασης στήριξης και των παρατηρούμενων περιοχών ταχύτητας δόνησης.
