Mechanismus und Diagnose von Drehgeschwindigkeitsstörungen und AsthmastörungenInstrument-Netzwerk

Rotationsverlust und Asthma sind ein Schwingungsfehler bei Hochgeschwindigkeits-Zentrifugkompressoren. Dieser Fehler ist aufgrund der Trennung der Flüssigkeitsströmung verursacht, die Anlage selbst hat in der Regel keine offensichtlichen strukturellen Mängel, so dass keine Ausfallreparation erforderlich ist, durch die Regelung des Durchflusses kann die Vibration auf den zulässigen Wert reduziert werden.

Wenn sich die Rotationsabtrennung weiter zu Atemschütteln entwickelt, kann dies nicht nur zu einer Abnahme der Effizienz der Anlage führen, sondern auch zu ernsthaften Schäden für die Maschine führen. Asthma kann zu Schäden an den internen Dichtungen, Lagern und anderen Dingen in der Maschine führen, die sogar zu einer Biegung des Rotors und einer Schädigung der Kopplung führen. Asthma ist eine der gefährlichsten Bedingungen für den Betrieb von Flüssigkeitsmaschinen wie Zentrifugalkompressoren und ist sehr gefährlich für die Maschine. Diese sehr gefährlichen, aber ohne Ausfallzeiten zu behandeln Fehler können am besten die Rolle und die Wirksamkeit der Zustandsüberwachung und Fehlerdiagnose zeigen.

Mechanismus und Merkmale der Drehgeschwindigkeit

Rotationsverlust

Der Mechanismus der Drehgeschwindigkeit wurde 1995 von H.W. Emmons vorgeschlagen. Der Bildungsprozess der Drehgeschwindigkeit ist ungefähr wie folgt. Die Rollenstruktur und die Größe des Zentrifugalkompressors sind nach dem Nennström entworfen, wenn der Kompressor unter normalem Durchfluss arbeitet, tritt das Gas in die Richtung des Rollers einβ1 Einbauwinkel mit Blatt-ImportβSKonsistent kann das Gas glatt in das Laufrad gelangen, wie in Abbildung 1 (a) gezeigt, zu diesem Zeitpunkt beträgt die relative Luftstromgeschwindigkeitω1Die radiale Eingangsgeschwindigkeit beträgtC1Wenn der Gasstrom in das Laufrad kleiner ist als der Nennström, verringert sich die Radialgeschwindigkeit des Gases in das Laufrad aufC1′ Der Richtungswinkel der relativen Geschwindigkeit des Gases in das Laufrad wird entsprechend reduziert aufβ1′, so dass die Montagewinkel mit dem Blatt-ImportβSInkonsistent. Zu diesem Zeitpunkt wird das Gas auf die Arbeitsfläche des Blates (Konkubität) treffen und in der Nähe der Konkubität des Blates einen Luftstromswirbel bilden, der allmählich zunimmt, um die effektive Zirkulationsfläche des Flusskanals zu verringern.

Aus Gründen wie Herstellung, Installation, Wartung oder Betriebsbedingungen ist der Luftstrom, der in den Kompressor eintritt, nicht gleichmäßig in den einzelnen Strömungskanälen verteilt, und es gibt auch Unterschiede in der Anzahl der Luftstromswirbel. Wenn in einem Flusskanal (Flusskanal 2 in Abbildung 1(b)) mehr Luftstromswirbel vorhanden ist, wird die Luftmenge, die durch diesen Flusskanal passiert, verringert und die überschüssige Luftmenge wird in die benachbarten Flusskanale (Flusskanale 1 und 3) umgekehrt. Wenn sich der Flussweg (Flussweg 1) nach vorne biegt, wird ein Teil des Luftstromswirbels auf der Konkubität des Blattes gespült, da das eingehende Gas auf die Konkubität des Blattes gespült wird, und der Luftstrom in diesem Flussweg wird dazu neigen, frei zu fließen. Der Luftstrom, der sich in Richtung hinterer Flussbahn (Flussbahn 3) biegt, stürzt auf die Konkubität der Schaufeln, so dass der Luftstrom in der Konkubität der Schaufeln mehr Wirbel erzeugt, der effektive Durchflussbereich der Flussbahn verstopft und den Luftstrom in der Flussbahn zu den benachbarten Flussbahnen zwingt. Auf diese Weise entsteht eine Luftstromstörung aus Wirbeln (die als Geschwindigkeitsstörung oder Geschwindigkeitsstörungszone bezeichnet wird), die sich entlang der entgegengesetzten Drehrichtung des Schaltrades in den einzelnen Flussbahnen abwechselt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verlustzone in der entgegengesetzten Richtung kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit des Schaltrades, ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ausbreitungszone aus der Sicht des Referenzsystems außerhalb des Schaltrades immer noch entlang der Drehrichtung des Schaltrades gedreht, was der Mechanismus des Drehgeschwindigkeitsverlusts ist. Obwohl die tatsächlichen Luftströmungsverhältnisse komplizierter sind, bildet der von H.W. Emmons vorgeschlagene Mechanismus der Rotationsverbrechung die Grundlage für die Forschungsarbeit der Nachkommen.

Rotationsverlustfrequenz

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit oder die Ausbrechungsfrequenz der Drehgeschwindigkeitszone ist ein Problem von großer Bedeutung, da es bei der Diagnose, ob die Schwingungen des Kompressors durch die Drehgeschwindigkeit verursacht werden, wichtig ist. In diesem Zusammenhang haben wissenschaftliche Forschungseinrichtungen im In- und Ausland neben der Durchführung einer großen Anzahl theoretischer Forschungen auch eine Vielzahl praktischer Tests im Labor durchgeführt. B.F.J. Cossar et al. haben zahlreiche Tests an Schachtstromkompressoren durchgeführt und zeigten, dass die Drehgeschwindigkeitszone zuerst am Schwanz des Schaufels erscheint und sich dann nach vorne bewegt, um etwa 20 ° relativ zu drehen, bevor der vordere Rand des Schaufels erreicht wird.

Tatsächlich ist die Bildung der Geschwindigkeitszone ein ziemlich komplexer Prozess der Flüssigkeitsdynamik. Die Geschwindigkeitsverlustfrequenz ist auch mit der Verzerrung des Eingangsluftstroms der Blatte und dem Winkel des Eingangsluftstroms verbunden.β1 Einbauwinkel mit BlatteneingangβSFaktoren wie die Größe der Differenzwerte (sogenannte Steckwinkel) und die Reihenfolge des Kompressors stehen in enger Beziehung.B.F.J. Cossar in den Versuchen mit der Methode der Installation von Metalldrahtnetzen mit niedrigem Durchbruch am Eingang des Kompressors, die Messung der Geschwindigkeitsfrequenz ist 1/2 der Drehzahl, mit der theoretischen Studie berechnete Geschwindigkeitsfrequenz ist ein gewisser Unterschied von 1/3 der Drehzahl.

Das Experimentmodell von N.A. Cumpsty weist darauf hin, dass die Drehzahl der Drehzahl im Bereich von 1/5 bis 1/2 der Drehzahl ist, und mit der Zunahme der Kompressorreihen nähert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Drehzahlzone allmählich 40% der Rotordrehzahl.

Der japanische Vibrationsexperte Miki Wanbo hat vorgestellt, dass je nach Maschinenart die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Drehgeschwindigkeitszone 0,2 bis 0,5 der Rotordrehzahl beträgt. Die Kompressoren der italienischen Firma NUOVO PIGNOVE werden in der petrochemischen Industrie in unserem Land häufiger eingesetzt, die CO in großen Düngeharnstoffanlagen nach ihren Zeichnungen verwenden.2 Kompressor, die Verbreitungsgeschwindigkeit der vorgeschlagenen Drehgeschwindigkeitszone kann nach der folgenden Erfahrungsformel berechnet werden:

in der Form,Q0pFür den tatsächlichen Durchfluss bei einem Rotationsausfall,Q0 Konstruktion von Arbeitsdurchflussen für Kompressoren,uUmlaufgeschwindigkeit des Rotors.

Die nach dieser Formel berechnete Ausbreitungsgeschwindigkeit der Rotationsverbrechungszone beträgt etwa 0,3 bis 0,45 der Rotordrehzahl. Darüber hinaus hat das Radverhältnis (d.h. das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schaltradlaufbahn) einen großen Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Geschwindigkeitszone. Große Räder haben einen Geschwindigkeitsverlust in der gesamten Radiusrichtung, d. h. die Geschwindigkeitsverlustzone erscheint im gesamten Bereich von der Blattwurzel bis zur Blattoberseite, die als Geschwindigkeitsverlust im gesamten Radius bezeichnet wird (Abbildung 2 (a)); Kleine Räder verlieren in der Regel nur einen Teil der Geschwindigkeit in Radiusrichtung, d. h. die Geschwindigkeitsverlustzone nimmt nur einen Teil der Laufbahnlänge ein (Abbildung 2(b)). In Bezug auf den Geschwindigkeitsverlustzustand ist der gesamte Radiuslust schwerer als der teilweise geschaltete Radiuslust, d. h. die Flüssigkeit im Blattgitter verursacht starke Druckpulsationen.

Schwingungsmechanismus bei Rotationsverlust

Die Druckschwankungen der Rotationsverbrechung im Rotor sind die Anregungskraft, die den Rotor anregt, abnormal zu schwingen, die Größe der Anregungskraft hängt mit dem Molekulargewicht des Gases zusammen, wenn das Molekulargewicht des Gases größer ist, ist die Anregungskraft auch größer, und der Einfluss auf den Betrieb der Maschine ist größer.

Aus Sicht des relativen Koordinatensystems, das an dem Rotierrad festgelegt istωSVerbreitung zwischen den Maschinenbahnen, die Schwingungsfrequenz des Rotors aufgrund von DruckschwankungenωSDie Schwingungsfrequenz ist kleiner als die Winkelfrequenz des Rotors.ωAus der Sicht des Koordinatensystems außerhalb des Rotationsräders ist die Rotationsabtrennung (ω～ωSDie Drehfrequenz des Rotors entspricht der Drehrichtung des Rotors. Daher, wenn die mechanische Rotationsgeschwindigkeit des Fluids auftritt, haben die abnormen Schwingungen des Rotors gleichzeitigωSund (ω～ωSZwei subharmonische Charakterfrequenzen.

Wenn die Drehgeschwindigkeit der Anlage auftritt, kann es eine Gasabtrennung auf einem bestimmten Radstufe geben, oder es können mehrere Abtrennungen auf einem bestimmten Radstufe geben. Die Abtrennung kann auf einem bestimmten Laufrad auftreten oder auf mehreren Laufraden gleichzeitig auftreten. Ein normaler Maschinenausfall mit Drehgeschwindigkeitsstörungen besteht oft aus zwei oder mehr Gasen. Die Winkelfrequenz der Drehgeschwindigkeit der Maschine in der tatsächlichen ProduktionωSMit Bezug auf die obige Formel können Sie wie folgt berechnen:

in der Form,ωfür die Rotorwinkelfrequenz,Nfür die Anzahl der Gaslösungen,Q0pfür den tatsächlichen Arbeitsfluss,Q0 zur Gestaltung des Flusses.

Der Rotationsverlust der Flüssigkeitsmaschinen ist im Allgemeinen immer vorhanden, aber es kann nicht unbedingt den Rotor motivieren, um die Anlage stark zu vibrieren, nur wenn die Frequenz des Rotationsverlusts mit einer bestimmten inhärenten Frequenz der Anlage gekoppelt ist, kann die Maschine eine Resonanz auftreten und gefährliche Vibrationen auftreten.

II. Mechanismus und Ausfallmerkmale

Atmen

Asthma ist einer der häufigsten Fehler im Betrieb von Zentrifugal- und Axialkompressoren und eine weitere Entwicklung der Drehgeschwindigkeit.

Wie in Abbildung 3 gezeigt, hat der Zentrifugkompressor eine solche Eigenschaft, dass für eine bestimmte Drehzahl insgesamt ein Durchflusswert entspricht und die Kompressoreffizienz den Punkt erreicht. Wenn der Verkehr größer oder kleiner ist, sinkt die Effizienz. In der Regel wird der Arbeitspunkt dieses Flusses als Arbeitspunkt konzipiert.

Leistungskurve des Kompressors auf der linken Seite (QMinEinschränkung, die rechte Seite ist blockiert (QmaxDer Bereich zwischen diesen beiden wird als Stabilitätsbereich des Kompressors bezeichnet. Die Größe eines stabilen Arbeitsbereichs ist ein wichtiger Indikator für die Messung der Kompressorleistung.

Wenn der Kompressor im Betrieb ist, wird der Durchfluss aus äußeren Gründen kontinuierlich reduziert.QMin Wenn der Wert, wird es eine schwere Rotationsabtrennung im Kompressorstrom auftreten, wenn die Luftmenge weiter verringert wird, wird der gesamte Stromkanal des Kompressorräders durch den Luftstromswirbelbereich besetzt, wenn der Ausgangsdruck des Kompressors plötzlich sinkt. Der Druck im Rohrleitungssystem mit größerer Kapazität, das mit dem Kompressorausgang verbunden ist, nimmt jedoch nicht sofort ab, und zu diesem Zeitpunkt tritt das Phänomen auf, dass das Gas im Rohrleitungsnetz zum Kompressor zurückfließt.Wenn der Druck im Rohrnetz unter dem Druck des Kompressorausgangs sinkt, wird der Gasrückfluss gestoppt und der Kompressor wird wieder in das Rohrnetz ausgegasen. Aufgrund des mangelnden Eingangsvolumens entsteht jedoch ein Wirbelbereich im Flussweg, nachdem der Kompressor auf den ursprünglichen Druck zurückkehrt. Auf diese Weise verändert sich der Durchfluss innerhalb der Anlage und der Rohrleitung regelmäßig und der Druck der Maschine auf den Import und den Export wird stark pulsieren. Da das Gas am Eingang und Ausgang des Kompressors zurückfließt, wird es ein riesiges periodisches Luftstrom-Brüllen und starke Maschinenschinkungen geben, die sich in den Aufzeichnungen von Druck, Durchfluss, Vibrationssignalanzeige und anderen auf dem Gerätebetriebsbrett eindeutig widerspiegeln können, können sie auch sofort am Betriebsort wahrgenommen werden.

Die Schwingungsfrequenz und -amplitude der Maschine, die durch Asthma verursacht wird, hängen eng mit der Größe des Rohrnetzvolumens zusammen, je größer das Rohrnetzvolumen ist, desto niedriger ist die Schwingungsfrequenz, desto größer ist die Amplitude. Einige Maschinen haben eine sehr große Kapazität des Abgasnetzes, wobei die Schwingungsfrequenz sogar unter 1 Hz liegt.

Ausfallmerkmale von Asthma

Die wichtigsten Merkmale des Kompressors sind wie folgt:

Wenn der Kompressor in der Nähe oder in den Asphaltzustand eintritt, werden Zylinder und Lager starke Vibrationen auftreten, deren Amplitude erheblich erhöht wird als im normalen Betrieb, und die Asphaltfrequenz ist in der Regel relativ niedrig, in der Regel 1 bis 30 Hz.
Wenn der Kompressor unter stabilen Betriebsbedingungen arbeitet, variieren sich der Ausgangsdruck und der Eingangsfluss nicht sehr, und die gemessenen Daten schwanken in der Nähe des Durchschnittswertes mit geringem Umfang. Wenn der Auslassdruck und der Eingangsfluss in der Nähe oder in die Atmungsbedingungen variieren, treten periodische starke Pulsationen auf, manchmal sogar das Phänomen des Gasrückflusses aus dem Einfuhr des Kompressors auf.
Der Kompressor ist bei stabilem Betrieb geräuschleiser und kontinuierlich. Wenn die Atmungsbedingungen näher sind, erzeugt das gesamte System periodische Schwingungen des Luftstroms, so dass der Lärm des Luftstroms in der Luftströmungsleitung immer hoch und immer niedrig ist, was zu periodischen Veränderungen führt. Beim Eintritt in den Atemzustand wird der Lärm verstärkt und es entsteht sogar eine Explosion.

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