Warum große vertikale Pumpen anfällig für dynamische Erregungen und Vibrationen sind
Vertikale Pumpen wurden in einer Vielzahl von Anwendungen und Größen eingesetzt. Sie wurden für verschiedene Flüssigkeiten in vielen verschiedenen Diensten eingesetzt. Große vertikale Pumpen können in kritischen Anwendungen wie großen Kühlpumpen, großen Meerwasserpumpsystemen, großen Grundwasser-/Bewässerungssystemen und mehr eingesetzt werden. Hier sind praktische Aspekte und häufig gemeldete Probleme großer vertikaler Pumpen zu berücksichtigen, wie unter anderem Vibrationsprobleme und dynamische Anregungen.
Dynamik & Vibration
Große vertikale Pumpen haben normalerweise ein flexibles Gehäuse und eine flexible Struktur mit unterschiedlichen Anregungsfrequenzen, die relativ nahe an den Eigenfrequenzen liegen. Als solche sind sie während des Betriebs anfällig für Resonanzschwingungen und hohe Schwingungen. Für solche Pumpen sind eingehende Schwingungsstudien und -nachweise erforderlich.
Bei vielen vertikalen Pumpen würden die dynamische Leistung und der Vibrationspegel ziemlich empfindlich auf Änderungen an der Pumpe oder ihren Eigenschaften/ihrem Betrieb reagieren. Zu diesen Änderungen gehören die Ausrichtung, die Wuchtsituation, Einbaudetails, Wartungsarbeiten, Füllstand, Beladung etc. Mit anderen Worten, bei vom Normalbetrieb abweichenden Betriebssituationen (alternative Betriebsfälle wie z Betrieb, unterschiedliche Flüssigkeitsstände usw.). Ein weiterer kritischer Punkt ist die Möglichkeit, die Rotoranordnung solcher Pumpen vor Ort neu auszuwuchten. Dies wird in der Regel vor Ort während der Inbetriebnahme, des Betriebs oder der Wartung benötigt.
testbestückte im Shop. Dies ist eine schwierige Aufgabe. Theoretisch könnten einige komplexe mathematische Modelle verwendet werden, um die Auswirkung des Fundamentzustands auf die dynamischen Eigenschaften vertikaler Pumpen zu bewerten. Dies ist jedoch oft herausfordernd.
Neben der Fundamentbeschaffenheit hat bekanntermaßen auch die Strömung durch die Rohrleitung einen Einfluss auf die Schwingungsdynamik. Daher kann dies eine weitere Quelle für Leistungsunterschiede zwischen Shop und Website sein. In einigen Fällen wurden strömungsinduzierte Vibrationen beobachtet.
Vibration der Oberseite
Fast alle Vibrationsprobleme bei vertikalen Pumpen (mit Ausnahme von Tauchpumpen) wurden als Vibration des Elektromotors oder der Oberseite der Pumpe gemeldet – unabhängig von der Art der Vibration. Dies tritt auf, weil der Kopf (obere Seite) und der Elektromotortreiber die einzigen Teile sind, die von einem Bediener beobachtet werden, und da sich das Oberteil des Elektromotors normalerweise am äußersten Ende befindet, zeigt es die größte Vibrationsamplitude. Vibrationen unterhalb des Pumpenfußes fallen normalerweise weniger auf. Bei vielen vertikalen Pumpen sind Vibrationen unter der Basis und über der Basis oft durch ihre steifen Basiskonfigurationen oder ähnliche Anordnungen irgendwie voneinander isoliert. Üblicherweise liegt das Maximum der Schwingung an der Oberseite des Elektromotortreibers, wobei die Amplituden an der Elektromotorbasis abnehmen. Manchmal vibriert eine Druckleitung stärker als die Pumpe.
Vibration beim Herunterfahren und Hochfahren aufzeichnen
Eine gute Beobachtung, um nützliche Daten im Falle einer Reihe von Messungen mit hohen Vibrationen zu erhalten, besteht darin, den Elektromotor zu verlangsamen oder Daten während des Abschaltens aufzuzeichnen und zu beobachten, wie sich die Vibration dadurch ändert. Nimmt die Vibration allmählich ab, ist dies ein Zeichen dafür, dass Unwucht, Fluchtungsfehler, verbogene Wellen oder ähnliches die Ursache sind. Wenn die Vibration sofort nach dem Abschalten der elektrischen Energie abnimmt, ist die Ursache normalerweise ein elektrisches Ungleichgewicht im Elektromotor. Wenn die Vibration schon bei einer kleinen Geschwindigkeitsänderung verschwindet, dann ist die Ursache wahrscheinlich ein Resonanzproblem. Wenn eine Pumpe beim Abbremsen zittert, ist die Ursache das Durchlaufen einer Resonanzfrequenz. Ähnliche Daten könnten aus der Vibration beim Start extrahiert werden. Der Fall des Herunterfahrens ist jedoch normalerweise nützlicher. Es wird empfohlen, Daten sowohl vom Herunterfahren als auch vom Hochfahren zu analysieren.
Bei abgeschalteter Pumpe sollte die Welle von Hand gedreht werden, um das Verhalten zu sehen. Lässt es sich schwer drehen, kann die Ursache eine Fehlausrichtung, ein schlechter Sitz oder eine verbogene Welle sein. Eine leicht drehbare Welle beseitigt diese Ursachen jedoch nicht, da sich kleine und biegsame Wellen leicht verbiegen können, ohne dass die Lager belastet werden.
Ungenaues und stark vereinfachtes Modell/Analyse
Ein genaues Finite-Elemente-Modell (FE) wurde mit allen erforderlichen Details erstellt. Die Schüsselbaugruppe und alle Details der Säulenverrohrung wurden modelliert, einschließlich der Flüssigkeit in und um die Rohrleitungen, die Lagerspinnenbaugruppen, die Hauptwelle und ihre Kupplungen usw.
Die FE-Modalanalyse zeigte, dass für den ersten Biegemodus der Welle eine Resonanz vorhanden war. Mit anderen Worten wurde vorhergesagt, dass die Eigenfrequenz des ersten Biegemodus der Transmissionswelle fast genau bei der Lauffrequenz der Pumpe liegt. Diese Eigenfrequenz war deutlich unter den vom Hersteller prognostizierten Wert abgedriftet. Grund war die flexible Abstützung des Schachts durch die lange Säulenverrohrung. Der Hersteller lieferte eine dynamische Studie, aber da das vom Hersteller erstellte Modell einfacher, ungenauer und steifer als die Realität war, war die vorhergesagte Eigenfrequenz höher und es zeigte keine Resonanz. Dieses Problem konnte nicht vorhergesagt werden, ohne dass die Flexibilität der Basis- und Säulenverrohrung in das genaue Modell aufgenommen wurde.