Pourquoi les grosses pompes verticales sont vulnérables aux excitations dynamiques et aux vibrations
Les pompes verticales ont été utilisées dans une large gamme d'applications et de tailles. Ils ont été utilisés pour différents liquides dans de nombreux services différents. Les grandes pompes verticales peuvent être utilisées dans des services critiques tels que les grandes pompes de refroidissement, les grands systèmes de pompage d'eau de mer, les grands systèmes d'eau souterraine/d'irrigation et plus encore. Voici les aspects pratiques et les problèmes couramment signalés des grandes pompes verticales à prendre en compte, tels que les problèmes de vibration et les excitations dynamiques, entre autres.
Dynamique & Vibration
Les grosses pompes verticales ont généralement un carter et une structure flexibles avec différentes fréquences d'excitation situées relativement près des fréquences naturelles. En tant que tels, ils sont sensibles aux vibrations de résonance et aux fortes vibrations pendant le fonctionnement. Des études et des vérifications approfondies des vibrations sont nécessaires pour de telles pompes.
Dans de nombreuses pompes verticales, les performances dynamiques et le niveau de vibration seraient plutôt sensibles aux modifications de la pompe ou de ses caractéristiques/fonctionnement. Ces changements incluraient l'alignement, la situation d'équilibre, les détails d'installation, les travaux d'entretien, le niveau de liquide, la charge, etc. opérations, différents niveaux de liquide, etc.). Un autre point critique est la possibilité de rééquilibrage sur site de l'ensemble rotor de telles pompes. Ceci est généralement nécessaire sur site lors de la mise en service, de l'exploitation ou de la maintenance.
ceux équipés de test à la boutique. C'est une tâche difficile. Théoriquement, certains modèles mathématiques complexes pourraient être utilisés pour évaluer l'effet de l'état de la fondation sur les caractéristiques dynamiques des pompes verticales. Cependant, cela est souvent difficile.
En plus de l'état des fondations, l'écoulement à travers la tuyauterie est connu pour avoir une influence sur la dynamique des vibrations. Cela peut donc être une autre source de différence de performance entre la boutique et le site. Des vibrations induites par l'écoulement ont été ressenties dans certains cas.
Vibration du dessus
Presque tous les problèmes de vibration des pompes verticales (à l'exception des pompes submersibles) ont été signalés comme des vibrations du moteur électrique ou du dessus de la pompe, quel que soit le type de vibration. Cela se produit parce que la tête (face supérieure) et l'entraînement du moteur électrique sont les seules pièces observées par un opérateur, et comme la partie supérieure du moteur électrique est généralement à l'extrémité, elle présente la plus grande amplitude de vibration. Les vibrations sous la base de la pompe attirent généralement moins l'attention. Souvent, sur de nombreuses pompes verticales, les vibrations sous la base et au-dessus de la base sont en quelque sorte isolées les unes des autres par leurs configurations de base rigides ou des agencements similaires. Habituellement, le maximum de vibration se situe au sommet du conducteur du moteur électrique, avec des amplitudes décroissantes à la base du moteur électrique. Parfois, une tuyauterie de refoulement vibre plus que la pompe.
Enregistrer les vibrations à l'arrêt et au démarrage
Une bonne observation pour obtenir des données utiles dans le cas d'un ensemble de mesures de vibrations élevées est de ralentir le moteur électrique ou d'enregistrer des données pendant l'arrêt et d'observer comment cela modifie les vibrations. Si la vibration diminue progressivement, c'est un signe qu'un déséquilibre, un désalignement, un arbre tordu ou quelque chose de similaire en est la cause. Si la vibration diminue immédiatement lorsque l'alimentation électrique est coupée, la cause est généralement un déséquilibre électrique dans le moteur électrique. Si la vibration disparaît avec seulement un petit changement de vitesse, la cause est probablement un problème de résonance. Lorsqu'une pompe vibre au ralenti, la cause est le passage par une fréquence de résonance. Des données similaires peuvent être extraites de la vibration au démarrage. Cependant, le cas de l'arrêt est généralement plus utile. Il est recommandé d'analyser les données de l'arrêt et du démarrage.
Avec la pompe arrêtée, l'arbre doit être tourné à la main pour voir le comportement. S'il est difficile de tourner, la cause peut être un désalignement, un mauvais ajustement ou un arbre tordu. Cependant, un arbre facilement tourné n'élimine pas ces causes, car les petits arbres flexibles peuvent se plier facilement sans charge imposée aux roulements.
Modèle/analyse inexact et trop simplifié
Un modèle d'éléments finis (FE) précis a été créé avec tous les détails requis. L'assemblage de la cuve et tous les détails de la tuyauterie de la colonne ont été modélisés, y compris le liquide dans et autour de la tuyauterie, les ensembles de croisillons de roulement, l'arbre de transmission et ses accouplements, etc.
L'analyse modale EF a montré qu'il y avait une résonance pour le premier mode de flexion de l'arbre. En d'autres termes, la fréquence naturelle du premier mode de flexion de l'arbre intermédiaire a été prédite comme étant presque exactement à la fréquence de fonctionnement de la pompe. Cette fréquence propre avait dérivé bien en dessous de la valeur prédite par le constructeur. La raison en était le support flexible fourni au puits par la longue tuyauterie de la colonne. Le fabricant a fourni une étude dynamique, mais comme le modèle créé par le fabricant était plus simple, imprécis et plus rigide que la réalité, la fréquence naturelle prédite était plus élevée et ne présentait aucune résonance. Ce problème ne pouvait pas être prédit sans l'inclusion de la flexibilité de la tuyauterie de base et de colonne dans le modèle précis.