لماذا تهتز المضخة حتى عندما يبدو تركيبها صحيحاً؟

مصدر إحباط شائع في هذا المجال هو مضخة تهتز على الرغم من تركيب يبدو لا تشوبه شائبة. لقد فحصت المحاذاة، وثبتت القاعدة، وتأكدت من الوصلات، ومع ذلك يستمر وجود طنين أو ارتجاف مقلق. غالبًا ما تشير هذه الحالة إلى مشاكل خفية تتجاوز قائمة التحقق الأولية للإعداد. الاهتزاز ليس مجرد مصدر إزعاج؛ إنه عرض حاسم يمكن أن يشير إلى فشل وشيك، وفقدان الكفاءة، ومخاطر السلامة.

فهم السبب الجذري هو المفتاح لحل المشكلة بشكل فعال. تستكشف هذه المقالة العوامل الهيدروليكية والميكانيكية ومستوى النظام المختلفة التي تسبب اهتزاز المضخة. سنغطي سبب عدم كفاية التركيب 【الصحيح】 دائمًا ونقدم مسارًا واضحًا لعزل أسباب هذه المشكلات المعقدة.

ما هو الاهتزاز 【الطبيعي】 للمضخة؟

أولاً، من المهم التأكيد على أن جميع المعدات الدوارة، بما في ذلك المضخات، سيكون لها مستوى معين من الاهتزاز. الهدف ليس القضاء عليه تمامًا ولكن الحفاظ عليه ضمن الحدود المقبولة والمحددة. يتم تعريف هذه الحدود من خلال معايير منظمات مثل معهد الهيدروليكا (HI).

الاعتماد على اختبار 【اللمس باليد】 ليس طريقة موثوقة للتقييم. ما قد يبدو بسيطًا يمكن أن يكون اهتزازًا عالي التردد يشير إلى فشل مبكر في المحمل. الاهتزاز المستمر أثناء التشغيل هو مصدر قلق أكبر بكثير من الارتجاف القصير الذي يمكن أن يحدث أثناء بدء التشغيل أو إيقافه. يتم تحديد الحالة الصحية الحقيقية عن طريق قياس الاهتزاز بأدوات معايرة.

أسباب هيدروليكية لاهتزاز المضخة

القوى الهيدروليكية داخل المضخة هي مصدر رئيسي للاهتزاز. هذه القوى ديناميكية وتتغير مع ظروف تشغيل المضخة، مما يجعلها غير مرئية أثناء فحص التركيب الثابت.

التشغيل بعيدًا عن نقطة أفضل كفاءة (BEP)

لكل مضخة طرد مركزي نقطة أفضل كفاءة (BEP) على منحنى أدائها حيث تعمل بأكبر كفاءة واستقرار. عندما تعمل المضخة بعيدًا جدًا إلى اليسار (تدفق منخفض) أو اليمين (تدفق عالٍ) من نقطة أفضل كفاءة الخاصة بها، تصبح القوى الهيدروليكية داخل المضخة غير متوازنة.

هذا التشغيل خارج نقطة أفضل كفاءة يخلق أنماط تدفق غير مستقرة ويزيد من الدفع الشعاعي على المروحة والعمود. والنتيجة هي اهتزاز أعلى، وزيادة التآكل في المحامل والأختام، وانخفاض ملحوظ في الكفاءة. إن مطابقة متطلبات نظامك مع نقطة أفضل كفاءة للمضخة أمر أساسي للتشغيل السلس.

التكهف: المُدمر الصامت

يحدث التكهف عندما ينخفض ضغط السائل إلى ما دون ضغط بخاره، مما يتسبب في تكوين فقاعات بخار صغيرة. عندما تنتقل هذه الفقاعات إلى منطقة ذات ضغط أعلى داخل المضخة، فإنها تنهار بعنف. يولد هذا الانهيار موجات صدمية مكثفة وموضعية يمكن أن تبدو كما لو أن حصى يمر عبر المضخة.

هذه العملية هي سبب رئيسي للاهتزاز ويمكن أن تؤدي إلى تلف شديد للمروحة والغلاف. يمكن أن يحدث التكهف حتى لو بدت حسابات صافي الارتفاع الإيجابي لشفط المضخة (NPSH) كافية. يمكن للتكهف الجزئي أو في مراحله المبكرة أن يولد اهتزازًا كبيرًا قبل وقت طويل من سماع صوت 【الحصى】 الكلاسيكي.

مشاكل المضخة الميكانيكية غير المرئية

يمكن أن تتطور المشاكل الميكانيكية بمرور الوقت أو توجد كعيوب خفية لا تظهر أثناء التركيب.

سوء المحاذاة في ظروف التشغيل

يتم إجراء 【المحاذاة الباردة】 القياسية عندما تكون المضخة والمحرك في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، مع تشغيل المضخة، يتسبب التمدد الحراري في تمدد المكونات وتحولها. هذا يمكن أن يحول مضخة باردة بمحاذاة مثالية إلى مضخة ساخنة بسوء محاذاة.

يُدخل 【سوء المحاذاة الساخن】 هذا إجهادًا واهتزازًا كبيرين يظهران فقط بعد وصول المضخة إلى درجة حرارة تشغيلها الطبيعية. إنه سبب شائع لفشل المحامل والأختام المبكر.

عدم توازن الدوار ومشاكل المروحة

على الرغم من أن المصنعين يلتزمون بهوامش تحمل ضيقة، إلا أنه يمكن أن يوجد عدم توازن طفيف في الدوار أو المروحة. بمرور الوقت، يمكن تضخيم هذا الخلل بسبب التآكل أو التآكل الكيميائي أو حتى تراكم المواد الصلبة من السائل المضخ. المروحة المسدودة جزئيًا ستصبح غير متوازنة ديناميكيًا، مما يؤدي إلى زيادة مفاجئة في الاهتزاز.

مشاكل على مستوى النظام: ما هو أبعد من المضخة نفسها

غالبًا، لا يكون مصدر الاهتزاز هو المضخة على الإطلاق، بل النظام الذي تتصل به.

الرنين الأساسي والهيكلي

تحتاج المضخة إلى أساس صلب ومتين. حالة تُعرف باسم 【القدم اللينة】， حيث لا تجلس إحدى أقدام تثبيت المضخة بشكل مستوٍ مع اللوح القاعدي، يمكن أن تتسبب في انحراف الإطار عند تثبيته بالمسامير، مما يحدث إجهادًا واهتزازًا.

علاوة على ذلك، إذا تزامن التردد الطبيعي للوح القاعدي أو الأساس أو الهيكل المحيط مع سرعة تشغيل المضخة، يمكن أن يخلق ذلك ظاهرة الرنين. وهذا يضخم حتى الاهتزازات الطفيفة لتصبح قوى كبيرة مدمرة. وهذا هو السبب في أن الاهتزاز قد يظهر فقط عند سرعات دوران محددة عند استخدام محرك التردد المتغير (VFD).

إجهاد الأنابيب وتكوينها

يجب أن تكون الأنابيب المتصلة بالمضخة مدعومة بشكل مستقل. إذا لم تكن الأنابيب محاذاة أو مدعومة بشكل صحيح، يمكنها أن تُطبق قوة وعزمًا كبيرين على فتحات المضخة. هذا الإجهاد الناتج عن الأنابيب يشوه غلاف المضخة، مسببًا سوء محاذاة داخليًا وعددًا من مشاكل الاهتزاز ذات الصلة.

تصميم أنابيب السحب السيئ، مثل وجود مرفق (كوع) مباشرة على فتحة سحب المضخة، يمكن أن يخلق تدفقًا مضطربًا وغير منتظم إلى المروحة الدافعة. هذا التدفق غير المتوازن هو مصدر شائع آخر للاهتزاز الهيدروليكي.

تشخيص اهتزاز المضخة: نهج عملي

يتطلب تشخيص اهتزاز المضخة نهجًا منهجيًا ينظر إلى ما هو أبعد من قائمة التحقق الأولية للتثبيت.

• تحليل الاهتزاز:استخدم معدات تحليل الاهتزاز لتحديد تردد وسعة الاهتزاز. تشير الترددات المختلفة إلى أسباب جذرية مختلفة (على سبيل المثال، يشير تردد 1x سرعة التشغيل غالبًا إلى عدم التوازن، بينما يمكن أن تشير الترددات الأعلى إلى مشاكل في المحامل).

• التحقق من نقطة التشغيل:تحقق من مكان عمل المضخة على منحنى أدائها. هل هي قريبة من نقطة أفضل كفاءة (BEP)؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، تحقق من السبب. قد تكون المشكلة في تصميم النظام أو في صمام مغلق في اتجاه مجرى التدفق.

• التفتيش عن المشاكل الهيدروليكية:تحقق من ضغط السحب لتقييم هامش صافي ارتفاع الشفط الإيجابي (NPSH) وابحث عن علامات ظاهرة التجويف. استمع للأصوات غير المعتادة وتفقد المروحة الدافعة للتآكل أو الانسدادات أثناء الإيقاف التالي.

• التحقق من السلامة الميكانيكية والهيكلية:أجرِ فحوصات المحاذاة أثناء التشغيل الساخن لمراعاة التمدد الحراري. تفقد اللوح القاعدي للقدم اللينة وتأكد من أن الأساس صلب وأن المونة سليمة. تحقق من دعامات الأنابيب للتأكد من عدم نقل أي إجهاد إلى المضخة.

نصائح عملية لتقليل اهتزاز المضخة

• الاختيار الصحيح للمضخة:تأكد من أن المضخة مُقاسَة بشكل صحيح لظروف التشغيل الفعلية للنظام، وليس فقط لأقصى حد نظري.

• تحسين ظروف الشفط:وفر هامش NPSH كافٍ وصمم خطوط أنابيب الشفط بطول مستقيم قبل مدخل المضخة لضمان تدفق سلس وصفيحي.

• تحسين النظام:طابق منحنى النظام مع نقطة الكفاءة القصوى للمضخة (BEP) بأكبر قدر ممكن. استخدم صمامات التحكم أو محركات التردد المتغير (VFDs) للحفاظ على التشغيل ضمن النطاق المفضل.

• تأكد من الصلابة الهيكلية:استثمر في لوحة قاعدية وأساس متين. تخلص من إجهاد الأنابيب باستخدام دعامات مناسبة وموصلات مرنة حيثما كان ذلك مناسبًا.

الخلاصة: منظور شامل للنظام

بينما يعد التثبيت الصحيح خطوة أولى حاسمة، إلا أنه لا يضمن تشغيلًا خاليًا من الاهتزاز. غالبًا ما يكون الاهتزاز عرضًا لمشكلة أعمق داخل النظام الهيدروليكي، أو المكونات الميكانيكية، أو الهيكل المحيط. إنها مشكلة ديناميكية تظهر فقط عندما تعمل المضخة.

من خلال تبني نهج شامل وشامل للنظام في استكشاف الأخطاء وإصلاحها، يمكنك الانتقال من عمليات الفحص البسيطة للتثبيت إلى تحديد ومعالجة السبب الجذري الحقيقي لاهتزاز المضخة. هذا الموقف الاستباقي ضروري لضمان الموثوقية طويلة المدى، والكفاءة، وسلامة أنظمة الضخ الخاصة بك.