تشخيص أخطاء الاهتزاز المفرط في المضخات البحرية

I. قياس وتحليل الاهتزازات وفرق الطور
تم تجهيز السفينة بمضختين متطابقتين لتدوير الماء الساخن، تبلغ قدرة كل منهما 2.2 كيلو واط وتعمل بسرعة 2900 دورة في الدقيقة. محركات المضخة هي محركات غير متزامنة، متصلة بالمضخات عبر أداة التوصيل وقوس المحمل. أثناء التشغيل، لوحظ أن المضخة رقم 2 أظهرت اهتزازًا كبيرًا. وترد صورة للمضخة رقم 2 في الشكل 1.

الشكل 1: الصورة المادية للمضخة رقم 2

تم قياس شدة الاهتزاز لمضختين بواسطة محلل الاهتزاز VIBEXPERTⅡ التابع لشركة معينة. وتظهر نتائج قياس شدة الاهتزاز في الجدول 1.

وفقًا لـ GB/T 16301-2008قياس وتقييم شدة الاهتزاز للآلات المساعدة في غرف محركات السفنتكون شدة اهتزاز المضخة رقم 1 ضمن الحدود المقبولة، في حين أن شدة الاهتزاز للمضخة رقم 2 تتجاوز المعيار بشكل كبير.

لتشخيص المشكلة، تم قياس وتحليل الأشكال الموجية والأطياف لسرعة الاهتزاز في نقاط متعددة على المحرك وإطار المحمل للمضخة رقم 2. تم إجراء قياسات الشكل الموجي بتردد أخذ عينات يبلغ 4096 هرتز خلال فترة تحليل مدتها 5 ثوانٍ. بالنسبة للتحليل الطيفي، تم ضبط تردد القياس على 1600 هرتز، مع 6400 خط دقة. ركز التحليل التفصيلي على الشكل الموجي لسرعة الاهتزاز الشعاعي الرأسي والطيف عند طرف الإدخال لإطار محمل المضخة، حيث لوحظ اهتزاز كبير. يتم عرض الشكل الموجي لسرعة الاهتزاز العمودي لإطار محمل المضخة في الشكل 2، ويظهر طيف سرعة الاهتزاز الرأسي المقابل في الشكل 3.

الشكل 3: طيف سرعة الاهتزاز العمودي لإطار محمل المضخة

يُظهر طيف سرعة الاهتزاز ترددًا أساسيًا بارزًا ومكونات توافقية من الدرجة الثانية. تتماشى كل من خصائص الموجة والطيف مع تلك النموذجية للاهتزازات المتوازية غير المتوازية. وقد لوحظت ميزات مماثلة في الشكل الموجي لسرعة الاهتزاز الشعاعي الأفقي والطيف عند هذه النقطة. ولذلك، فقد تم التوصل مبدئيًا إلى وجود مشكلة اختلال موازية بين الأعمدة عند طرفي أداة توصيل المضخة.

لمزيد من تشخيص هذه المشكلة، تم قياس فرق الطور لترددات الدوران عند طرفي أداة التوصيل للمضخة رقم 2. تم وضع أحد أجهزة استشعار تسارع الاهتزاز عند طرف خرج المحرك، بينما تم وضع الآخر عند طرف الإدخال لإطار محمل المضخة. بالنسبة لقياسات فرق الطور الرأسي، تم ترتيب المستشعرين في المواضع الرأسية لنقاط القياس الخاصة بكل منهما. يظهر الرسم التخطيطي الذي يوضح إعداد قياس فرق الطور الرأسي للاقتران في الشكل 4.

الشكل 4: مخطط قياس فرق الطور العمودي لعمود التوصيل

يتبع فرق الطور الشعاعي الأفقي نمطًا مشابهًا. فروق الطور المقاسة هي كما يلي: فرق الطور العمودي عند طرفي أداة التوصيل هو 181 درجة، وفرق الطور الشعاعي الأفقي هو 258 درجة، وفرق الطور المحوري هو 280 درجة. من الواضح أن فرق طور تردد الدوران العمودي بين المحرك ومضخة المضخة رقم 2 يبلغ حوالي 180 درجة. بالتزامن مع نتائج طيف سرعة الاهتزاز التي تمت مناقشتها سابقًا، يشير هذا إلى أن السبب الرئيسي للاهتزاز المفرط في المضخة رقم 2 هو المحاذاة العمودية الضعيفة للعمود. ولذلك، فمن الضروري فحص وضبط المحاذاة العمودية.

II. تعديل المحاذاة

نظرًا لعدم وجود مؤشر قرصي، تم تعديل المحاذاة الرأسية لعمود المضخة رقم 2 بناءً على المقاومة التي تمت مواجهتها أثناء التدوير اليدوي، بهدف تقليل هذه المقاومة قدر الإمكان. بعد الانتهاء من الضبط، تم إعادة تشغيل المضخة، وتم إجراء قياسات الاهتزاز مرة أخرى. يتم عرض الشكل الموجي لسرعة الاهتزاز والطيف بعد تعديل المحاذاة في الشكلين 5 و6 على التوالي.

ويمكن ملاحظة أن شدة الاهتزاز في المركز قد انخفضت بشكل ملحوظ، ويظهر طيف سرعة الاهتزاز مكونًا بارزًا في تردد الدوران. لا يزال مكون التردد الدوراني 2x موجودًا، ويظل فرق الطور الرأسي عند طرفي أداة التوصيل قريبًا من 180 درجة. يشير هذا إلى أن المحاذاة غير الصحيحة لا تزال موجودة ولكن تم تحسينها بشكل ملحوظ. وبعد ذلك، يمكن استخدام مؤشر الاتصال لضبط المحاذاة الرأسية بشكل أكبر.

ثالثا. سرعة الدوران ومراقبة الأشعة تحت الحمراء
نظرًا لأن عدم المحاذاة لا يزال قائمًا ويجب أن تعمل المضخة بشكل مستمر لفترات طويلة، كان من الضروري تقييم تأثير هذا المحاذاة غير الصحيحة على محرك المضخة. لذلك، تم إجراء مراقبة سرعة الدوران والأشعة تحت الحمراء على المضخة رقم 2 بعد ضبط المحاذاة. تم قياس سرعة التشغيل الفعلية باستخدام محلل الاهتزاز VIBEXPERT II من شركة مصنعة معينة، مما يكشف عن سرعة تشغيل تبلغ 2878 دورة/دقيقة، وهي أقل بمقدار 22 دورة/دقيقة من السرعة المقدرة. يشير هذا إلى أن المحاذاة الخاطئة تسببت في تشغيل المضخة في ظل حالة حمل زائد طفيف. يتم عرض الصورة الحرارية بالأشعة تحت الحمراء لمحرك المضخة رقم 2 في الشكل 7.

الشكل 7: صورة حرارية بالأشعة تحت الحمراء لمحرك المضخة رقم 2

كما هو موضح في الشكل 7، فإن ارتفاع درجة حرارة المحرك يبلغ حوالي 33.8 درجة، وفئة العزل للمحرك هي درجة F. بالنظر إلى أن ارتفاع درجة الحرارة المسموح به لفئة العزل من الدرجة F هو 60 درجة، فإن ارتفاع درجة الحرارة الملحوظ بمقدار 33.8 درجة يظل جيدًا ضمن نطاق التشغيل الطبيعي المحدد. لذلك، يمكن للمضخة رقم 2 الاستمرار في العمل بأمان.