สำหรับเครื่องทำความร้อน PFA ที่ติดตั้งบนผนังถังที่อยู่ติดกับเครื่องกวนขนาด 50 kW (ความเร็วปกติ 100–300 RPM) ความเร็วการสั่นสะเทือนสูงสุดที่อนุญาต (รูตค่าเฉลี่ยกำลังสอง, RMS) เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวเมื่อล้าของปลายเย็นคือ2.0–3.0 มม./วินาที RMS. At vibration velocities below 2 mm/s RMS, the heater withstands >10⁸ รอบ (ชีวิตที่ไม่มีที่สิ้นสุดอย่างแท้จริง) ระหว่าง 3–5 มิลลิเมตร/วินาที RMS รอยแตกเมื่อยล้าจะปรากฏขึ้นที่ปลายเย็น (การเปลี่ยนจากหน้าแปลน-เป็น-ปลอก) ภายใน 1–3 ปี RMS สูงกว่า 5 มม./วินาที ความล้มเหลวเกิดขึ้นภายในไม่กี่เดือน ปลายเย็นเป็นจุดที่เปราะบางที่สุดเนื่องจากทำหน้าที่เป็นรากยื่นออกมา ซึ่งเน้นไปที่ความเค้นดัด สำหรับถังที่ปั่นป่วน ให้วัดความเร็วการสั่นสะเทือนที่จุดติดตั้งเครื่องทำความร้อนเสมอ หากเกิน 3 มม./วินาที RMS ให้ติดตั้งตัวแยกการสั่นสะเทือน (ตัวยึดสปริงหรือการแยกส่วนท่ออ่อน) เพื่อลดการสั่นสะเทือนที่ส่งผ่าน
ความเร็วการสั่นสะเทือนและความเมื่อยล้าความสัมพันธ์ในชีวิต
ปลายเย็นของเครื่องทำความร้อน PFA ประสบกับความเค้นดัดแบบวนเป็นสัดส่วนกับความเร็วการสั่นสะเทือน สำหรับการสั่นสะเทือนแบบไซนูซอยด์ แอมพลิจูดความเค้นดัดงอ σ_b µ ρ × v × f × L² โดยที่ ρ คือความหนาแน่น v คือความเร็ว (m/s) f คือความถี่ (Hz) และ L คือความยาวของเครื่องทำความร้อน สำหรับเครื่องทำความร้อน OD PFA ทั่วไปขนาด 1.5 ม., 25 มม. ที่ f=20 Hz (เครื่องกวน 1,200 RPM) ความเร็ว 3 มม./วินาที (0.003 ม./วินาที) จะสร้างแรงเค้นดัดงอประมาณ 2–3 MPa – ต่ำกว่าขีดจำกัดความล้าของ PFA (ประมาณ 4–5 MPa) ที่ 5 มม./วินาที ความเครียดจะเพิ่มขึ้นเป็น 4–5 MPa – ที่ขีดจำกัดความล้า ที่ 10 มม./วินาที ความเค้นสูงถึง 8–10 MPa ซึ่งเกินความแข็งแรงของคราก ทำให้เกิดความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว
ความเร็วการสั่นสะเทือนที่อนุญาตสำหรับ PFA Heater Cold End
| ความเร็วการสั่นสะเทือน (มม./วินาที RMS) | ความเค้นดัดสูงสุดที่จุดเย็น (MPa) | รอบถึงความล้มเหลว (ที่ 20 Hz) | อายุการใช้งานที่คาดหวัง (ปีที่ดำเนินการ 24/7) | โหมดความล้มเหลว |
|---|---|---|---|---|
| <1.0 | 1.0–1.5 | >10⁹ | >50 | ไม่มีความเมื่อยล้า |
| 1.0–2.0 | 1.5–2.5 | 10⁸–10⁹ | 10–50 | ความเสี่ยงน้อยที่สุด |
| 2.0–3.0 | 2.5–3.5 | 10⁷–10⁸ | 1–10 | ความเสี่ยงต่ำ |
| 3.0–5.0 | 3.5–5.0 | 10⁶–10⁷ | 0.1–1 | แคร็กเป็นไปได้ |
| 5.0–8.0 | 5.0–7.0 | 10⁵–10⁶ | 1–12 เดือน | อัตราความล้มเหลวสูง |
| 8.0–12.0 | 7.0–10.0 | 10⁴–10⁵ | 1–12 สัปดาห์ | ความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว |
| >12.0 | >10.0 | <10⁴ | จากวันเป็นสัปดาห์ | ความล้มเหลวทันที |
การวัดและการติดตาม
ใช้เครื่องวัดความสั่นสะเทือนแบบพกพา (มาตรความเร่ง) ที่มีเอาต์พุตความเร็ว RMS (มม./วินาที) วางเซ็นเซอร์บนผนังถังที่หน้าแปลนติดตั้งเครื่องทำความร้อน โดยตั้งฉากกับแกนเครื่องทำความร้อน (ทิศทางในแนวรัศมี) วัดเป็นเวลา 10 นาทีระหว่างการทำงานของเครื่องกวนตามปกติ บันทึกความเร็ว RMS เฉลี่ย นอกจากนี้ ให้สังเกตความเร็วสูงสุด (สูงสุด) ซึ่งอาจสูงกว่า 2–3× เนื่องจากความถี่ในการผ่านใบพัด
การบรรเทาผลกระทบจากการสั่นสะเทือนสูง
หากความเร็วการสั่นสะเทือนที่วัดได้เกิน 3 มม./วินาที RMS วิธีแก้ปัญหาสามประการจะช่วยลดการสั่นสะเทือนที่ส่งไปยังเครื่องทำความร้อน:
| สารละลาย | ปัจจัยลดการสั่นสะเทือน | ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ | จำเป็นต้องหยุดทำงาน |
|---|---|---|---|
| ตัวแยกสปริง (4 เมาท์) | 60–80% | $200–500 | 2–4 ชั่วโมง |
| การแยกท่ออ่อนแบบถักแบบยืดหยุ่น (ดูบทความ #21) | 80–95% | $300–800 | 4–8 ชั่วโมง |
| แผ่นยางรองใต้หน้าแปลน (หนา 20 มม.) | 30–50% | $50–100 | 1 ชั่วโมง (ชั่วคราว) |
| ตัวยึดเสริมกำลัง (เพิ่มการรองรับฮีตเตอร์กลาง-) | 50–70% | $150–300 | 2–3 ชั่วโมง |
ตัวอย่างภาคสนาม
โรงงานเคมีแห่งหนึ่งมีเครื่องกวนขนาด 50 กิโลวัตต์ (180 รอบต่อนาที 3 เฮิรตซ์ ความถี่ผ่านใบพัด 18 เฮิรตซ์) ความเร็วการสั่นสะเทือนที่จุดติดตั้งเครื่องทำความร้อน PFA วัดที่ 6.5 มม./วินาที RMS เครื่องทำความร้อนสองตัวทำงานล้มเหลวใน 5-7 เดือน โดยทั้งสองเครื่องแตกที่หน้าแปลนส่วนปลายเย็น โรงงานได้ติดตั้งการแยกส่วนท่อถักแบบยืดหยุ่น (ความยาว 300 มม. ID 1 นิ้ว) ระหว่างผนังถังและหน้าแปลนเครื่องทำความร้อน ความเร็วการสั่นสะเทือนที่เครื่องทำความร้อนลดลงเหลือ 1.2 มม./วินาที RMS เครื่องทำความร้อนทดแทนใช้งานได้เป็นเวลา 4 ปีโดยไม่มีรอยแตกร้าวที่ปลายเย็น ท่ออ่อนราคา 500 เหรียญสหรัฐฯ และใช้เวลาติดตั้ง 6 ชั่วโมง
เมื่อการสั่นสะเทือนไม่ใช่สาเหตุ
หากรอยแตกปรากฏที่ด้านเย็นแต่ความเร็วการสั่นสะเทือนต่ำกว่า 2 มม./วินาที RMS ให้มองหาสาเหตุอื่นๆ:
ความเครียดจากการปั่นจักรยานด้วยความร้อน (ดูบทความ #12)
ความเค้นตกค้างจากการผลิต (PFA ที่ไม่มีการอบอ่อน)
การกัดกร่อน (การโจมตีด้วยสารเคมี) ที่ส่วนต่อประสาน
สลักเกลียวยึดที่ขันแน่นเกิน- (ความเข้มข้นของความเค้น)
สรุป: ความเร็วการสั่นสะเทือนสูงสุดที่อนุญาต=2–3 มม./วินาที RMS
สำหรับเครื่องทำความร้อน PFA ที่ติดตั้งใกล้กับเครื่องกวนขนาด 50 kW ความเร็วการสั่นสะเทือนสูงสุดที่อนุญาตเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจากความเมื่อยล้าของปลายเย็นคือ 2.0–3.0 มม./วินาที RMS เครื่องทำความร้อนจะมีอายุการใช้งานความล้าที่ไม่จำกัดซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์นี้ ระหว่าง 3–5 มม./วินาที RMS การแตกร้าวจะเกิดขึ้นภายใน 1–3 ปี มากกว่า 5 มม./วินาที RMS ความล้มเหลวจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่เดือน วัดความเร็วการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานของเครื่องกวน หากเกิน 3 มม./วินาที RMS ให้ติดตั้งตัวแยกการสั่นสะเทือนหรือท่อแยกส่วนแบบยืดหยุ่น ความเย็นคือจุดอ่อน ปกป้องจากการสั่นสะเทือน ไม่กี่มม. ต่อวินาทีอาจดูเหมือนเล็กน้อย แต่หากผ่านไปหลายล้านรอบ จะทำให้เครื่องทำความร้อนเสียหาย วัด บรรเทา และยืดอายุ เครื่องทำความร้อนของคุณจะขอบคุณ เครื่องกวนอาจเขย่าถัง แต่เครื่องทำความร้อนของคุณไม่ควรเขย่าด้วย แยกตัว แยกออกจากกัน และพักผ่อนอย่างสบายใจ
