การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นและไป
ผู้ปฏิบัติงานรายงานว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ในถังชุบนิกเกิลที่ปั่นป่วนจะสั่นอย่างเห็นได้ชัด-แต่เฉพาะเมื่อเครื่องกวนทำงานที่ความเร็วที่กำหนดเท่านั้น ที่ 45 RPM ท่อยังคงอยู่ ที่ 60 RPM การแกว่งของความถี่ต่ำ-จะเกิดขึ้นในแถวท่อด้านนอก ที่ 80 RPM การสั่นสะเทือนจะหายไปอีกครั้ง การสั่นสะเทือนเกิดขึ้นเป็นระยะๆ ไม่ใช่เพราะเป็นการสุ่ม แต่เนื่องจากขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องกวนที่ตรงกับสภาวะเฉพาะสำหรับการไหลของกระแสน้ำวนจากใบพัด
การสั่นสะเทือนเป็นมากกว่าความอยากรู้อยากเห็น การสั่นสะเทือนที่เหนี่ยวนำให้เกิดการไหล-จะทำให้ท่อ PTFE เกิดความเค้นโค้งงอแบบเป็นรอบที่แผ่นรองรับ ความเครียดสะสมความเสียหายจากความเหนื่อยล้ามากกว่าพันรอบ ท่อที่สั่นสะเทือนที่แอมพลิจูดที่มองเห็นอาจเสียหายก่อนเวลาอันควรที่จุดสัมผัสรองรับ
การวินิจฉัยแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนและความถี่ที่ตรงกับความถี่ธรรมชาติของท่อช่วยให้โซลูชันแบบกำหนดเป้าหมาย-เปลี่ยนความเร็วของเครื่องกวนเล็กน้อย ปรับเปลี่ยนใบพัด หรือเพิ่มตัวเบี่ยงการไหล-ที่กำจัดเสียงสะท้อนโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์หลัก
กลไกการหลั่งของกระแสน้ำวน
ใบพัดแบบกวนจะสร้างสนามการไหลโดยมีความผันผวนของความเร็วเป็นระยะ เมื่อใบพัดแต่ละใบผ่านจุดที่กำหนด มันจะสร้างพัลส์แรงดัน ความถี่ของพัลส์เหล่านี้คือความถี่ของเบลด-ที่ส่งผ่าน: BPF=(RPM / 60) × จำนวนเบลด ใบพัดขนาด 4- ที่ 60 RPM ให้ความถี่ในการผ่านใบพัดที่ 4 Hz
นอกจากความถี่ในการผ่านของใบพัด-แล้ว ใบพัดยังปล่อยกระแสน้ำวนออกจากปลายใบพัดอีกด้วย ความถี่การไหลของกระแสน้ำวนเป็นสัดส่วนกับความเร็วของปลายใบมีดหารด้วยความกว้างของใบมีด สำหรับเครื่องกวนทั่วไป ความถี่การไหลของน้ำวนคือ 5-20 Hz ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางและความเร็วของใบพัด
หากความถี่การส่งผ่านของเบลด-หรือความถี่การไหลของกระแสน้ำวนตรงกับความถี่ธรรมชาติของท่อ PTFE ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่อยู่ติดกัน เสียงสะท้อนจะเกิดขึ้น ท่อจะสั่นที่ความถี่ธรรมชาติพร้อมกับแอมพลิจูดที่กำหนดโดยพลังงานที่ป้อนเข้าจากการไหล การสั่นจะเด่นชัดที่สุดในท่อที่อยู่ใกล้กับใบพัดมากที่สุด และจะลดลงตามระยะห่าง
| พารามิเตอร์การสั่นสะเทือน | ค่าสำหรับตัวอย่างการวินิจฉัย |
|---|---|
| ประเภทเครื่องกวน | กังหันใบพัดแหลม 4- ใบ |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด | 0.8 m |
| ช่วงความเร็วของเครื่องกวน | 40-120 รอบต่อนาที |
| เบลด-ช่วงความถี่ที่ผ่าน | 2.7-8.0 เฮิรตซ์ |
| ช่วงความถี่การไหลของกระแสน้ำวน | 6-18 เฮิรตซ์ |
| ความถี่ธรรมชาติของท่อ PTFE (OD 10 มม., ผนัง 1 มม., ช่วง 400 มม.) | ~4.5 เฮิรตซ์ |
| สภาพเรโซแนนซ์ | ความถี่การส่งผ่านของเบลด-ที่ ~68 RPM ตรงกับ 4.5 Hz |
| ความเร็วการสั่นสะเทือนที่สังเกตได้ | 60-75 รอบต่อนาที |
วิธีการวัดการวินิจฉัย
ขั้นตอนการวินิจฉัยจะวัดความถี่การสั่นสะเทือนที่แท้จริงของท่อ PTFE และเปรียบเทียบกับความถี่การกระตุ้นของเครื่องกวนที่คำนวณไว้ มาตรความเร่งที่ติดอยู่กับท่อตัวอย่าง (โดยที่ถังระบายออกถึงระดับการวัด หรือใช้มาตรความเร่งแบบกันน้ำ) จะบันทึกสเปกตรัมการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานของเครื่องกวนด้วยความเร็วต่างๆ
สเปกตรัมการสั่นสะเทือนจะแสดงจุดสูงสุดที่ความถี่ธรรมชาติของหลอดหากเกิดการสั่นพ้อง แอมพลิจูดสูงสุดจะสูงสุดที่ความเร็วของตัวกวนที่ตรงกับความถี่การกระตุ้นกับความถี่ธรรมชาติ กราฟน้ำตก-สเปกตรัมการสั่นสะเทือนที่ซ้อนกันในแนวตั้งสำหรับความเร็วของเครื่องกวนแต่ละเครื่อง-เผยให้เห็นสภาวะการสั่นพ้องเป็นจุดสูงสุดที่เพิ่มขึ้นและลดลงเมื่อความเร็วผ่านช่วงวิกฤติ
หากการวัดความเร่งไม่สามารถทำได้ วิธีที่ง่ายกว่านั้นคือใช้สโตรโบสโคป สโตรโบสโคปมุ่งเป้าไปที่ท่อสั่นและปรับจนกว่าการเคลื่อนไหวที่ปรากฏจะหยุดนิ่ง ความถี่แฟลชที่เกิดการแข็งตัวจะเท่ากับความถี่การสั่นสะเทือน โดยเปรียบเทียบกับความถี่ที่ไหลผ่านของเบลด-และกระแสน้ำวนที่คำนวณได้ เพื่อระบุแหล่งที่มาของการกระตุ้น
กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ
เมื่อระบุแหล่งที่มาของการกระตุ้นและสภาวะเรโซแนนซ์แล้ว จะมีตัวเลือกการบรรเทาหลายตัวเลือกให้เลือก การเปลี่ยนความเร็วของเครื่องกวนเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงวิกฤตเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดและมักจะใช้งานได้จริงที่สุด- เช่น การเปลี่ยนจาก 68 RPM เป็น 55 RPM หรือ 80 RPM กระบวนการต้องทนต่อความเข้มของการผสมที่เปลี่ยนแปลงไป
การเพิ่มตัวเบี่ยงการไหลหรือแผ่นกั้นระหว่างใบพัดและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะขัดขวางการไหลของกระแสน้ำวนก่อนที่จะถึงท่อ แผ่นหรือตะแกรงแบบแท่งเจาะรูธรรมดา ซึ่งอยู่ห่างจากใบพัด 150-300 มม. จะทำให้โครงสร้างการไหลเป็นช่วงแตกตัว
การปรับเปลี่ยนระยะห่างส่วนรองรับท่อจะเปลี่ยนความถี่ธรรมชาติของท่อ โดยย้ายออกจากความถี่กระตุ้น การลดระยะห่างจาก 400 มม. เป็น 300 มม. จะทำให้ความถี่ธรรมชาติเพิ่มขึ้นประมาณ 75% ซึ่งสูงกว่าช่วงความถี่การส่งผ่านของเบลด-มาก
สรุป
การสั่นสะเทือนของท่อเป็นระยะๆ ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ใกล้กับเครื่องกวนนั้นเกิดจากการไหลของกระแสน้ำวนหรือใบพัด-ความถี่ในการผ่านที่ตรงกับความถี่ธรรมชาติของท่อ การวินิจฉัยใช้การวัดความเร่งหรือการสังเกตสโตรโบสโคปเพื่อยืนยันสภาวะการสั่นพ้องและระบุความเร็วของเครื่องกวนที่สำคัญ ตัวเลือกการบรรเทาผลกระทบ ได้แก่ การปรับความเร็ว การติดตั้งตัวเบี่ยงการไหล หรือการสนับสนุนการลดระยะห่าง การจัดการกับแรงสั่นสะเทือนจะป้องกัน-ความเสียหายจากความล้าในระยะยาวต่อท่อ PTFE
การสนับสนุนทางวิศวกรรมสำหรับการวินิจฉัยและการบรรเทาการสั่นสะเทือนในการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE เฉพาะนั้นมีให้บริการเมื่อมีการส่งข้อกำหนดของเครื่องกวน รูปทรงใบพัด ขนาดท่อและระยะห่างรองรับ และช่วงความเร็วการสั่นสะเทือนที่สังเกตได้
