הרטט שבא והולך
מפעילים מדווחים שמחליף חום PTFE במיכל ציפוי ניקל נסער רוטט באופן גלוי-אבל רק כאשר המערבל פועל במהירויות מסוימות. ב-45 סל"ד, הצינורות דוממים. ב-60 סל"ד, מתפתחת תנודה בתדר נמוך- בשורות הצינור החיצוניות. ב-80 סל"ד, הרטט נעלם שוב. הרטט הוא לסירוגין לא בגלל שהוא אקראי, אלא בגלל שהוא תלוי במהירות המערבל התואמת תנאי ספציפי להורדת מערבולת מלבי האימפלר.
הרטט הוא יותר מסקרנות. רטט המושרה על ידי זרימה- מכניס את צינורות ה-PTFE ללחץ כיפוף מחזורי בלוחות התמיכה. במשך אלפי מחזורים, הלחץ צובר נזקי עייפות. צינורות שרוטטים במשרעת נראית לעין עלולים להיכשל בטרם עת בנקודות מגע תמיכה.
אבחון מקור הרטט והתאמת התדר שלו לתדר הטבעי של הצינור מאפשר פתרון ממוקד-לשינוי קל של מהירות המערבל, שינוי האימפלר או הוספת מסיט זרימה-שמבטל את התהודה ללא שינויים גדולים בציוד.
מנגנון שפיכת הוורטקס
אימפלר מעורר יוצר שדה זרימה עם תנודות מהירות מחזוריות. כאשר כל להב אימפלר עובר נקודה נתונה, הוא מייצר דופק לחץ. תדירות הפולסים הללו היא תדר המעבר של-הלהב: BPF=(RPM / 60) × מספר הלהבים. אימפלר בעל 4-להבים ב-60 סל"ד מייצר תדר מעבר להבים של 4 הרץ.
בנוסף לתדירות-המעבר של הלהב, האימפלר משיל מערבולות מקצות הלהב שלו. תדירות שפיכת המערבולת היא פרופורציונלית למהירות קצה הלהב חלקי רוחב הלהב. עבור מערבל טיפוסי, תדירות שפיכת המערבולת היא 5-20 הרץ, תלוי בקוטר ובמהירות האימפלר.
אם תדירות-המעבר של הלהב או תדירות שפיכת המערבולת תואמת את התדר הטבעי של צינור PTFE במחליף החום הסמוך, מתרחשת תהודה. הצינור מתנודד בתדר הטבעי שלו עם משרעת שנקבעת על ידי קלט האנרגיה מהזרימה. התנודה בולטת ביותר בצינורות הקרובים לאימפלר ויורדת עם המרחק.
| פרמטר רטט | ערך לדוגמא אבחנתית |
|---|---|
| סוג תסיסה | טורבינת להב עם 4-להב משופע |
| קוטר האימפלר | 0.8 m |
| טווח מהירות התסיסה | 40-120 סל"ד |
| טווח התדרים של-להב | 2.7-8.0 הרץ |
| טווח תדרים של שפיכת וורטקס | 6-18 הרץ |
| תדר טבעי של צינור PTFE (10 מ"מ OD, 1 מ"מ קיר, טווח של 400 מ"מ) | ~4.5 הרץ |
| מצב תהודה | תדר מעבר-להב ב-~68 סל"ד תואם ל-4.5 הרץ |
| נצפתה מהירות רטט | 60-75 סל"ד |
שיטת המדידה האבחנתית
הליך האבחון מודד את תדירות הרטט בפועל של צינורות ה-PTFE ומשווה אותו לתדרי העירור המחושבים של המערבל. מד תאוצה המחובר לצינור מייצג (כאשר המיכל מנוקז לרמת המדידה או באמצעות מד תאוצה עמיד למים) מתעד את ספקטרום הרטט במהלך פעולת המערבל במהירויות שונות.
ספקטרום הרטט מראה שיא בתדר הטבעי של הצינור אם מתרחשת תהודה. משרעת השיא היא הגבוהה ביותר במהירות המערבל התואמת את תדר העירור לתדר הטבעי. ספקטרום רטט של מפל- המוערם אנכית עבור כל מהירות תסיסה- חושפת את מצב התהודה כשיא שעולה ויורד ככל שהמהירות עוברת בטווח הקריטי.
אם מדידת מד תאוצה אינה אפשרית, גישה פשוטה יותר משתמשת בסטרובוסקופ. הסטרובוסקופ מכוון אל הצינורות הרוטטים ומותאם עד שהתנועה הנראית קופאת. תדר ההבזק שבו מתרחשת הקפאה שווה לתדר הרטט. זאת בהשוואה לתדרים המחושבים של-הלהבים ושל הפלת המערבולת כדי לזהות את מקור העירור.
אסטרטגיות הפחתה
לאחר זיהוי מקור העירור ומצב התהודה, זמינות מספר אפשרויות הפחתה. שינוי מהירות המערבל כדי להימנע מהטווח הקריטי הוא הפתרון הפשוט ביותר ולעתים קרובות המעשי ביותר-מעבר מ-68 סל"ד ל-55 סל"ד או 80 סל"ד, למשל. התהליך חייב לסבול את עוצמת הערבוב המשתנה.
הוספת מסיט זרימה או מגן בין האימפלר למחליף החום משבשת את שפיכת המערבולת המאורגנת לפני שהיא מגיעה לצינורות. לוח מחורר פשוט או סריג מוט, הממוקם 150-300 מ"מ מהאימפלר, שובר את מבנה הזרימה התקופתית.
שינוי מרווח תמיכת הצינור משנה את התדר הטבעי של הצינור, ומרחיק אותו מתדר העירור. הקטנת הטווח מ-400 מ"מ ל-300 מ"מ מעלה את התדר הטבעי בכ-75%, הרבה מעל טווח התדרים העוברים- של הלהב.
תַקצִיר
רטט של צינור לסירוגין במחליף חום PTFE ליד מערבל נגרמת כתוצאה משפיכת מערבולת או-תדר מעבר להב התואם לתדר הטבעי של הצינור. האבחון משתמש במדידת מד תאוצה או בתצפית בסטרובוסקופ כדי לאשר את מצב התהודה ולזהות את מהירות התסיסה הקריטית. אפשרויות הפחתה כוללות התאמת מהירות, התקנת מסיט זרימה או הפחתת מרווחים. טיפול ברטט מונע-נזקי עייפות לטווח ארוך לצינורות ה-PTFE.
תמיכה הנדסית לאבחון והפחתת רעידות בהתקנות ספציפיות של מחליפי חום מסוג PTFE זמינה עם הגשת מפרטי המערבל, גיאומטריית האימפלר, ממדי הצינור ומרווחי התמיכה וטווחי מהירות הרטט שנצפו.
