אבחון תקלות רטט מוגזמות במשאבות ימיות

I. מדידה וניתוח של רעידות והפרשי פאזות
הכלי מצויד בשתי משאבות סחרור מים חמים זהות, כל אחת בהספק של 2.2 קילוואט ופועלת במהירות של 2900 סל"ד. מנועי המשאבה הינם מנועים אסינכרוניים, המחוברים למשאבות באמצעות צימוד ותושבת מיסבים. במהלך הפעולה נצפה כי משאבה מס' 2 הפגינה רטט משמעותי. תצלום של משאבה מס' 2 מסופק באיור 1.

איור 1 תמונה פיזית של משאבה מס' 2

עוצמות הרטט של שתי משאבות נמדדו על ידי מנתח הרטט VIBEXPERTⅡ של חברה מסוימת. תוצאות המדידה של עוצמות הרטט מוצגות בטבלה 1.

לפי GB/T 16301-2008מדידה והערכה של עוצמת הרטט עבור מכונות עזר בחדרי מנועים של ספינותעוצמת הרטט של משאבה מס' 1 היא בגבולות המקובלים, בעוד זו של משאבה מס' 2 חורגת משמעותית מהתקן.

כדי לאבחן את הבעיה, צורות גל וספקטרום של מהירות רטט נמדדו ונותחו במספר נקודות במנוע ובמסגרת המיסב של משאבה מס' 2. מדידות צורות הגל נערכו בתדירות דגימה של 4096 הרץ לאורך תקופת ניתוח של 5 שניות. לניתוח ספקטרלי, תדר המדידה נקבע ל-1600 הרץ, עם 6400 שורות של רזולוציה. ניתוח מפורט התמקד בצורת הגל של מהירות הרטט הרדיאלית האנכית ובספקטרום בקצה הקלט של מסגרת נושאת המשאבה, שם נצפתה רטט משמעותי. צורת הגל של מהירות הרטט האנכית של מסגרת נושאת המשאבה מוצגת באיור 2, וספקטרום מהירות הרטט האנכי המתאים מוצג באיור 3.

איור 3 ספקטרום מהירות רטט אנכי של מסגרת נושאת המשאבה

ספקטרום מהירות הרטט מציג תדר יסוד בולטים ורכיבים הרמוניים מסדר שני. מאפייני צורת הגל והספקטרום מתאימים לאלו האופייניים לרעידות אי-יישור מקבילות. מאפיינים דומים נצפים בצורת הגל והספקטרום של מהירות הרטט הרדיאלית האופקית בנקודה זו. לכן, המסקנה הראשונית היא שיש בעיה מקבילה של חוסר יישור בין הצירים בשני הקצוות של צימוד המשאבה.

כדי לאבחן עוד בעיה זו, נמדד הפרש הפאזות של תדרי הסיבוב בשני קצוות הצימוד עבור משאבה מס' 2. חיישן האצת רטט אחד היה ממוקם בקצה הפלט של המנוע, ואילו השני הוצב בקצה הקלט של מסגרת נושאת המשאבה. עבור מדידות הבדלי פאזות אנכיות, שני החיישנים היו מסודרים במיקומים האנכיים של נקודות המדידה שלהם. התרשים הממחיש את מערך מדידת הפרש הפאזה האנכי של הצימוד מוצג באיור 4.

איור 4 תרשים מדידה של הפרש הפאזה האנכי של פיר הצימוד

הפרש הפאזות הרדיאלי האופקי עוקב אחר דפוס דומה. הפרשי הפאזות הנמדדים הם כדלקמן: הפרש הפאזות האנכי בשני קצוות הצימוד הוא 181 מעלות, הפרש הפאזות הרדיאלי האופקי הוא 258 מעלות, והפרש הפאזות הצירי הוא 280 מעלות. ניכר כי הפרש הפאזות בתדר הסיבוב האנכי בין המנוע למשאבה של משאבה מס' 2 הוא כמעט 180 מעלות. בשילוב עם תוצאות ספקטרום מהירות הרטט שנדונו קודם לכן, הדבר מצביע על כך שהגורם העיקרי לרטט מוגזם במשאבה מס' 2 הוא יישור אנכי לקוי של הציר. לכן, יש צורך לבדוק ולהתאים את היישור האנכי.

II. התאמת יישור

בשל היעדר מחוון חוגה, ההתאמה האנכית של הציר של משאבה מס' 2 הותאם על סמך ההתנגדות שנתקלה בסיבוב ידני, במטרה למזער התנגדות זו ככל האפשר. לאחר השלמת ההתאמה, המשאבה הופעלה מחדש, ומדידות רעידות נערכו שוב. צורת הגל והספקטרום של מהירות הרטט לאחר התאמת היישור מוצגים באיורים 5 ו-6, בהתאמה.

ניתן לראות שעוצמת הרטט במרכז ירדה משמעותית, וספקטרום מהירות הרטט מראה מרכיב בולט בתדר הסיבוב. רכיב התדר הסיבובי פי 2 עדיין קיים, והפרש הפאזה האנכי בשני קצוות הצימוד נשאר קרוב ל-180 מעלות. זה מצביע על כך שההפרעה עדיין קיימת אך שופרה משמעותית. לאחר מכן, ניתן להשתמש במחוון חיוג כדי להתאים עוד יותר את היישור האנכי.

III. מהירות סיבוב וניטור אינפרא אדום
בהתחשב בכך שחוסר היישור עדיין נמשך והמשאבה חייבת לפעול ברציפות לתקופות ממושכות, היה צורך להעריך את ההשפעה של חוסר יישור זה על מנוע המשאבה. לפיכך, בוצע ניטור מהירות סיבוב ואינפרא אדום על משאבה מס' 2 לאחר התאמת היישור. מהירות הפעולה בפועל נמדדה באמצעות מנתח רטט VIBEXPERT II מיצרן ספציפי, וחשפה מהירות פעולה של 2878 סל"ד לדקה, שהיא נמוכה ב-22 סל"ד מהמהירות הנקובת. זה מצביע על כך שהאי-יישור גרם למשאבה לפעול תחת עומס יתר קל. התמונה התרמית האינפרא אדום של המנוע עבור משאבה מס' 2 מוצגת באיור 7.

איור 7 תמונה תרמית אינפרא אדום של מנוע עבור משאבה מס' 2

כפי שמוצג באיור 7, עליית טמפרטורת המנוע היא בערך 33.8 מעלות, ודרגת הבידוד של המנוע היא בדרגת F. בהתחשב בכך שעליית הטמפרטורה המותרת עבור דרגת בידוד בדרגה F היא 60 מעלות, עליית הטמפרטורה הנצפית של 33.8 מעלות נשארת בטווח התפעול הרגיל שצוין. לכן, משאבה מס' 2 יכולה להמשיך לפעול בבטחה.