Vibracija koja dolazi i odlazi
Operateri izvještavaju da PTFE izmjenjivač topline u miješanom rezervoaru za niklovanje vibrira vidljivo-ali samo kada miješalica radi određenim brzinama. Pri 45 o/min cijevi su mirne. Pri 60 obrtaja u minuti, u vanjskim redovima cijevi se razvijaju niske{5}}oscilacije. Pri 80 obrtaja u minuti, vibracija ponovo nestaje. Vibracija je isprekidana ne zato što je nasumična, već zato što zavisi od brzine mešalice koja odgovara specifičnom uslovu za izbacivanje vrtloga sa lopatica radnog kola.
Vibracija je više od radoznalosti. Vibracije izazvane protokom{1}}izlažu PTFE cijevi cikličkom naprezanju savijanja na potpornim pločama. Tokom hiljada ciklusa, stres akumulira oštećenja od umora. Cijevi koje vibriraju vidljivom amplitudom mogu prerano otkazati na kontaktnim točkama potpore.
Dijagnostikovanje izvora vibracije i njegove frekvencije u skladu sa prirodnom frekvencijom cijevi omogućava ciljano rješenje-blago mijenjanje brzine miješalice, modificiranje radnog kola ili dodavanje deflektora protoka{1}}koji eliminiše rezonanciju bez većih promjena opreme.
Mehanizam uklanjanja vrtloga
Propeler mešalice stvara polje protoka sa periodičnim fluktuacijama brzine. Kako svaka lopatica radnog kola prođe određenu točku, ona generiše impuls pritiska. Frekvencija ovih impulsa je frekvencija prolaska lopatica-: BPF=(RPM / 60) × broj lopatica. Propeler sa 4-lopatice pri 60 o/min proizvodi frekvenciju prolaska lopatice od 4 Hz.
Pored frekvencije prolaska{0}}lopatica, impeler izbacuje vrtloge sa svojih vrhova lopatica. Učestalost raspadanja vrtloga proporcionalna je brzini vrha oštrice podijeljenoj sa širinom oštrice. Za tipičnu mešalicu, frekvencija vrtloga je 5-20 Hz, u zavisnosti od prečnika radnog kola i brzine.
Ako se frekvencija{0}}prolaska lopatice ili frekvencija vrtloga poklapaju sa prirodnom frekvencijom PTFE cijevi u susjednom izmjenjivaču topline, dolazi do rezonancije. Cijev oscilira na svojoj prirodnoj frekvenciji s amplitudom određenom energijom koja se unosi iz protoka. Oscilacije su najizraženije u cijevima koje su najbliže impeleru i opadaju s rastojanjem.
| Parametar vibracije | Vrijednost za primjer dijagnostike |
|---|---|
| Tip mešalice | 4-turbina sa nagnutom lopaticom |
| Prečnik radnog kola | 0.8 m |
| Raspon brzine miješalice | 40-120 RPM |
| Blade{0}}prolazi frekventni opseg | 2,7-8,0 Hz |
| Opseg frekvencije raspadanja vrtloga | 6-18 Hz |
| PTFE cijev prirodne frekvencije (10mm OD, 1mm zid, 400mm raspon) | ~4,5 Hz |
| Rezonantno stanje | Frekvencija{0}}prolaska oštrice na ~68 o/min odgovara 4,5 Hz |
| Uočena brzina vibracije | 60-75 RPM |
Dijagnostička metoda mjerenja
Dijagnostička procedura mjeri stvarnu frekvenciju vibracija PTFE cijevi i upoređuje je sa izračunatim frekvencijama pobude miješalice. Akcelerometar pričvršćen na reprezentativnu cijev (sa rezervoarom ispražnjenim do mjernog nivoa ili pomoću vodootpornog akcelerometra) snima spektar vibracija tokom rada miješalice pri različitim brzinama.
Spektar vibracija pokazuje vrh na prirodnoj frekvenciji cijevi ako se javlja rezonancija. Maksimalna amplituda je najveća pri brzini miješalice koja odgovara frekvenciji pobude sa prirodnom frekvencijom. Vodopad dijagrama-spektra vibracija naslaganih okomito za svaku brzinu miješalice-otkriva stanje rezonancije kao vrh koji raste i opada kako brzina prolazi kroz kritični opseg.
Ako mjerenje akcelerometrom nije izvodljivo, jednostavniji pristup koristi stroboskop. Stroboskop je usmjeren na vibrirajuće cijevi i podešava se dok se prividno kretanje ne zamrzne. Frekvencija bljeska na kojoj dolazi do zamrzavanja jednaka je frekvenciji vibracija. Ovo se upoređuje sa izračunatim frekvencijama prolaza-lopatica i vrtloga da se identifikuje izvor pobude.
Strategije ublažavanja
Kada se identifikuju izvor pobude i rezonantno stanje, dostupno je nekoliko opcija ublažavanja. Promjena brzine miješalice kako bi se izbjegao kritični raspon je najjednostavnije i često najpraktičnije rješenje-prebacivanje sa 68 RPM na 55 RPM ili 80 RPM, na primjer. Proces mora tolerisati promijenjeni intenzitet miješanja.
Dodavanje deflektora protoka ili pregrade između radnog kola i izmjenjivača topline remeti organizirano osipanje vrtloga prije nego što stigne do cijevi. Jednostavna perforirana ploča ili rešetkasta rešetka, postavljena 150-300 mm od radnog kola, razbija strukturu periodičnog protoka.
Promjenom razmaka nosača cijevi mijenja se prirodna frekvencija cijevi, udaljavajući je od frekvencije pobude. Smanjenje raspona sa 400 mm na 300 mm povećava prirodnu frekvenciju za približno 75%, znatno iznad opsega frekvencije{4}}prolaska oštrice.
Rezime
Povremene vibracije cijevi u PTFE izmjenjivaču topline u blizini miješalice uzrokovane su osipanjem vrtloga ili frekvencijom prolaska oštrice{0}}koja odgovara prirodnoj frekvenciji cijevi. Dijagnoza koristi mjerenje akcelerometra ili promatranje stroboskopom da potvrdi stanje rezonancije i identificira kritičnu brzinu miješalice. Opcije ublažavanja uključuju podešavanje brzine, instalaciju deflektora protoka ili smanjenje razmaka potpore. Rješavanje vibracija sprječava dugotrajno-oštećenje PTFE cijevi od zamora.
Inženjerska podrška za dijagnostiku i ublažavanje vibracija u specifičnim instalacijama PTFE izmjenjivača topline dostupna je nakon podnošenja specifikacija miješalice, geometrije radnog kola, dimenzija cijevi i razmaka nosača, te uočenih raspona brzine vibracija.
