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Aug 04, 2023

Strategie per la risoluzione dei problemi e delle vibrazioni della pompa, parte 1

La vibrazione è una delle misurazioni più comuni effettuate su pompe e motori per valutare il funzionamento e le condizioni dell'attrezzatura. Alcuni dei motivi per misurare le vibrazioni della pompa sono: Se un utente

La vibrazione è una delle misurazioni più comuni effettuate su pompe e motori per valutare il funzionamento e le condizioni dell'attrezzatura. Alcuni dei motivi per misurare le vibrazioni della pompa sono:

Se un utente riscontra un problema di vibrazioni elevate, probabilmente avrà delle domande. Ad esempio: è troppo alto? Si sono verificati o si verificheranno danni? Come faccio a capire la causa? Queste sono tutte domande logiche, ma la risposta è probabilmente complicata e richiede la comprensione dei principi di vibrazione, della progettazione della pompa, delle forze e della dinamica generate dalla pompa, delle tecniche di misurazione, della strumentazione, degli analizzatori e delle metodologie di risoluzione dei problemi.

Vibrazione della pompa, unità, vibrazione forzata, vibrazione libera e forme modali

La vibrazione può essere descritta come movimento oscillatorio di un oggetto attorno alla sua posizione di riposo dovuto alla relazione tra una forza di reazione, la massa, lo smorzamento e la rigidità. L'immagine 1 illustra questo movimento oscillatorio e sottolinea che la vibrazione ci dice quanto la parte si sta muovendo o spostando. Nel punto iniziale (rosso), l'oggetto ha ampiezza zero. Quando si è spostato di 90 gradi (tutto a destra), si è spostato di 1 mil. Quindi oscilla indietro, attraversando il punto zero (rosso) a 180 gradi, spostandosi a -1 mil a 270 gradi (tutto a sinistra) e poi torna al punto zero per completare un ciclo. È prassi comune misurare questo movimento nello spostamento picco-picco (pp), che in questo caso è di 2 mil pp.

L'illustrazione nell'immagine 1 è semplificata, considerando solo un singolo ciclo di vibrazione libera. La frequenza dipende dal tempo necessario per completare il ciclo. Ad esempio, se questo ciclo oscillatorio si verificasse 10 volte al secondo, la frequenza sarebbe di 10 Hertz (Hz) o 600 cicli al minuto (cpm). Il periodo di tempo necessario per completare un ciclo è l'inverso della frequenza o un decimo di secondo per l'esempio di 10 Hz. Questo esempio ha unità di mil pp, che è un modo comune per presentare le ampiezze di spostamento. L'immagine 2 illustra cosa si intende per pp ma illustra anche che le unità possono essere comunicate come da zero a picco (pk) e radice quadrata media (RMS), come dimostrato. Inoltre, viene illustrato il periodo del ciclo nel tempo (T).

Per un'onda di segno a frequenza singola, come illustrato nella figura a sinistra dell'immagine 2, la vibrazione pp sarà due volte il pk e la vibrazione RMS sarà 0,707 volte il pk. Tuttavia, per una forma d'onda temporale che non è una singola frequenza, la determinazione dei valori di vibrazione pp, pk e RMS non sarà così semplice ma viene mostrata come la figura a destra nell'immagine 2.

Altre unità di ampiezza sono la velocità e l'accelerazione. La velocità misura la velocità con cui l'oggetto vibra (pollici/secondo) e l'accelerazione misura la velocità di variazione della velocità (G). Entrambi sono correlati allo spostamento e l'ampiezza della velocità e dell'accelerazione può essere calcolata dallo spostamento in base alla frequenza, come illustrato nell'immagine 3. Ciò che diventa evidente è che per una velocità costante (0,250 pollici/secondo pk), lo spostamento è pronunciato e l'accelerazione è limitato alle basse frequenze. Al contrario, lo spostamento è limitato e l’accelerazione è pronunciata alle alte frequenze.

È comune utilizzare le unità di ampiezza come segue:

Frequenza e periodo entrano in gioco perché le vibrazioni forzate della pompa generalmente si verificano in funzione o intervallo della velocità di rotazione dell'albero (x). Pertanto è necessario comprendere il concetto di vibrazione libera e di frequenza di vibrazione forzata. La vibrazione forzata si verifica a causa di forze esterne (equilibrio, disallineamento, sfregamento, ecc.) a frequenze specifiche (Immagine 4). Altre vibrazioni forzate di natura idraulica (cavitazione o ricircolo) generalmente provocano urti e vibrazioni che non sono legate a un numero intero della velocità di rotazione dell'albero. Multipli o ordini di queste vibrazioni forzate possono presentarsi come armoniche (per il passaggio della pala: 3x, 6x, 9x, ecc.).

La vibrazione libera è l'oscillazione del sistema alle sue frequenze naturali. Essenzialmente, queste sono le frequenze e le forme modali con cui il sistema vibrerà quando eccitato naturalmente. Se consideriamo una pompa verticale e la struttura fuori terra, ci sarà una frequenza naturale con forma modale che rappresenta la deflessione, illustrata nella figura a destra dell'immagine 5. Questa è la prima modalità di frequenza naturale fuori terra e viene chiamata frequenza critica del reed (RCF). Come notato nelle sezioni XX e YY, il valore RCF varierà direzionalmente. Si noti che esistono frequenze naturali aggiuntive e con forme modali diverse che potrebbe essere necessario considerare.