Tärinä, joka tulee ja menee
Käyttäjät raportoivat, että PTFE-lämmönvaihdin sekoitettussa nikkelipinnoitussäiliössä tärisee näkyvästi{0}}mutta vain, kun sekoitin käy tietyillä nopeuksilla. 45 kierrosta minuutissa putket ovat paikallaan. Nopeudella 60 RPM kehittyy matalataajuinen -värähtely ulompiin putkiriveihin. 80 rpm:llä tärinä häviää taas. Tärinä ei ole ajoittaista siksi, että se olisi satunnaista, vaan koska se riippuu sekoittimen nopeudesta, joka vastaa tiettyä ehtoa pyörteen leviämiselle juoksupyörän siipistä.
Värähtely on enemmän kuin uteliaisuus. Virtauksen-indusoitu tärinä altistaa PTFE-putket sykliselle taivutusrasitukselle tukilevyissä. Tuhansien syklien aikana stressi kerää väsymisvaurioita. Näkyvällä amplitudilla värisevät putket voivat pettää ennenaikaisesti tukikontaktipisteissä.
Diagnosoimalla värähtelyn lähteen ja sen taajuuden vastaavuus putken ominaistaajuuteen mahdollistaa kohdennetun ratkaisun -muutamalla hieman sekoittimen nopeutta, muuttamalla juoksupyörää tai lisäämällä virtauksen ohjainta-, joka eliminoi resonanssin ilman suuria laitteistomuutoksia.
Pyörteenpoistomekanismi
Sekoittimen siipipyörä luo virtauskentän, jossa on jaksollisia nopeusvaihteluita. Kun jokainen juoksupyörän siipi ohittaa tietyn pisteen, se tuottaa painepulssin. Näiden pulssien taajuus on siiven -läpäisytaajuus: BPF=(RPM / 60) × terien lukumäärä. 4-siipipyörä nopeudella 60 RPM tuottaa siiven 4 Hz:n läpikulkutaajuuden.
Siipipyörän -läpikulkutaajuuden lisäksi siipipyörä irtoaa pyörteitä siipien kärjistä. Pyörteen irtoamistaajuus on verrannollinen terän kärjen nopeuteen jaettuna terän leveydellä. Tyypillisellä sekoittimella pyörteen hajoamistaajuus on 5-20 Hz juoksupyörän halkaisijasta ja nopeudesta riippuen.
Jos joko siiven -läpäisytaajuus tai pyörteen poistumistaajuus vastaa viereisen lämmönvaihtimen PTFE-putken luonnollista taajuutta, tapahtuu resonanssia. Putki värähtelee luonnollisella taajuudellaan amplitudilla, jonka määrää virtauksesta tuleva energia. Värähtely on voimakkainta juoksupyörää lähimpänä olevissa putkissa ja vähenee etäisyyden myötä.
| Tärinäparametri | Diagnostiikkaesimerkin arvo |
|---|---|
| Sekoittimen tyyppi | 4-siipinen turbiini |
| Juoksupyörän halkaisija | 0.8 m |
| Sekoittimen nopeusalue | 40-120 RPM |
| Blade{0}}läpäisevä taajuusalue | 2,7-8,0 Hz |
| Pyörteen irtoamisen taajuusalue | 6-18 Hz |
| PTFE-putken ominaistaajuus (10 mm OD, 1 mm seinä, 400 mm jänneväli) | ~4,5 Hz |
| Resonanssitila | Blade{0}}läpikulkutaajuus ~68 RPM:llä vastaa 4,5 Hz:tä |
| Havaittu tärinänopeus | 60-75 RPM |
Diagnostinen mittausmenetelmä
Diagnostinen toimenpide mittaa PTFE-putkien todellisen värähtelytaajuuden ja vertaa sitä laskettuihin sekoittimen viritystaajuuksiin. Edustavaan putkeen kiinnitetty kiihtyvyysanturi (säiliö tyhjennettynä mittaustasolle tai vesitiiviillä kiihtyvyysanturilla) tallentaa värähtelyspektrin sekoittimen käytön aikana eri nopeuksilla.
Värähtelyspektri näyttää huipun putken luonnollisella taajuudella, jos resonanssia esiintyy. Huippuamplitudi on suurin sekoittimen nopeudella, joka vastaa viritystaajuutta luonnolliseen taajuuteen. Vesiputouskaavio-värähtelyspektri, joka on pinottu pystysuunnassa kullekin sekoittimen nopeudelle-paljastaa resonanssitilan huippuna, joka nousee ja laskee nopeuden kulkiessa kriittisen alueen läpi.
Jos kiihtyvyysmittarin mittaus ei ole mahdollista, yksinkertaisempi lähestymistapa käyttää stroboskooppia. Stroboskooppi suunnataan värähteleviin putkiin ja sitä säädetään, kunnes näennäinen liike jäätyy. Välähdystaajuus, jolla jäätyminen tapahtuu, on yhtä suuri kuin värähtelytaajuus. Tätä verrataan laskettuihin siiven-läpäisy- ja pyörteenpoistotaajuuksiin virityslähteen tunnistamiseksi.
Lieventämisstrategiat
Kun virityslähde ja resonanssitila on tunnistettu, käytettävissä on useita lievennysvaihtoehtoja. Sekoittimen nopeuden muuttaminen kriittisen alueen välttämiseksi on yksinkertaisin ja usein käytännöllisin ratkaisu-muuntamalla esimerkiksi nopeudesta 68 RPM 55 RPM tai 80 RPM. Prosessin on siedettävä muuttunutta sekoitusintensiteettiä.
Virtausohjaimen tai välilevyn lisääminen siipipyörän ja lämmönvaihtimen väliin häiritsee organisoitua pyörteen poistumista ennen kuin se saavuttaa putkien. Yksinkertainen rei'itetty levy- tai tankoritilä, joka on sijoitettu 150-300 mm etäisyydelle juoksupyörästä, hajottaa jaksollisen virtausrakenteen.
Putken tukivälin muuttaminen muuttaa putken ominaistaajuutta siirtäen sen pois viritystaajuudesta. Jännitteen pienentäminen 400 mm:stä 300 mm:iin nostaa ominaistaajuutta noin 75 %, mikä on selvästi siiven{4}}läpäisytaajuusalueen yläpuolella.
Yhteenveto
Ajoittainen putken värähtely PTFE-lämmönvaihtimessa sekoittimen lähellä johtuu pyörteen irtoamisesta tai putken ominaistaajuutta vastaavasta siiven -läpäisytaajuudesta. Diagnoosi käyttää kiihtyvyysanturimittausta tai stroboskooppihavaintoa resonanssitilan vahvistamiseksi ja sekoittimen kriittisen nopeuden tunnistamiseksi. Lievennysvaihtoehtoja ovat nopeuden säätö, virtausohjaimen asennus tai tukivälin pienentäminen. Tärinän korjaaminen estää PTFE-putkien pitkäaikaisen-väsymisvaurion.
Teknistä tukea tärinän diagnosointiin ja vaimentamiseen tietyissä PTFE-lämmönvaihdinasennuksissa on saatavilla, kun sekoittimen tekniset tiedot, juoksupyörän geometria, putken mitat ja tukivälit sekä havaitut tärinänopeusalueet toimitetaan.
