Hogyan okoz vibrációs fáradtságot a tartály keverése a PTFE fűtőberendezésekben?

A felkavart tartályokba helyezett fűtőberendezések ugyanazon a helyen, általában közvetlenül a karima rögzítési pontja alatt tönkremennek, még akkor is, ha nincs bizonyíték vegyi támadásra, túlmelegedésre vagy ütési károsodásra. A tartály robusztus keverővel rendelkezik, amely a víz felszínét turbulensnek teszi, és az áramlási áramokat a teljes térfogatban erőssé teszi. Minden alkalommal, amikor kicseréli, néhány hónap múlva ugyanaz a tiszta törés jön vissza. Amíg a karbantartási vezetők és a megbízhatósági szakértők rá nem jönnek, hogy a probléma nem a hibás alkatrész, hanem a tartály felrázása okozta vibrációs fáradtság, addig újra és újra meg kell küzdeniük az állásidővel és a csereköltségekkel.

Ha a fűtőburkolat túl sokszor előre-hátra hajlik, vibrációs fáradtságot kap. A fűtőtest nem támasztott hossza konzolos gerendaként vagy karként működik, így a keverő járókerekéből, a turbulens áramlásból vagy a szivattyú recirkulációjából származó kis rezgések is sokkal erősebbek. A tartály falán vagy a folyadék felszínén lévő kis mozgások sokkal nagyobb mozgásokká alakulnak a fűtőtest csúcsán. Több ezer ciklus alatt apró repedések kezdenek kialakulni a legmagasabb feszültségkoncentráció pontjain. Ez általában a karima-köpeny{5}}átmenet, ahol alakváltozások és hegesztések vagy hullámosodások vannak. A ciklikus feszültség lassan szétteríti ezeket a repedéseket a PTFE falán, amíg a burkolat el nem törik, és a folyamatfolyadékot a belső részekhez engedi.

Az egyedi hibajelzés megkülönbözteti a vibrációs kifáradást más típusú sérülésektől. A törés tisztának és törékenynek tűnik, és általában a cső tengelyéhez képest derékszögben történik. Nincs helyi deformáció, horpadás vagy olvadás. Klasszikus kifáradási csíkok láthatók a törésfelületeken, ha kis teljesítménnyel nagyítják azokat. Ez nagyon különbözik az ütközés okozta károsodástól, amely láthatóan zúzódást vagy kisugárzó repedéseket hagy a horpadás körül, vagy a vegyi támadástól, amely idővel fehérebbé és vékonyabbá teszi a felületet. Mivel a törés a tartály belsejében történik, és víz alatt is maradhat, a kezelők általában csak akkor szereznek tudomást róla, ha a föld-hibavédelem kiold, vagy a hőmérséklet-szabályozás elromlik.

Számos gyakorlati lépés létezik, amelyekkel megszabadulhat a vibrációs fáradtságtól, vagy jelentősen csökkenthető. A legjobb és legköltséghatékonyabb-megoldás a közbenső támogatások használata. Egyetlen középső -fesztávolságú támaszték, általában PTFE-vel vagy fluorpolimerrel bélelt, és a tartály falához vagy padlójához erősített konzol lerövidíti a nem alátámasztott hosszt, és minimálisra csökkenti az elhajlást. A való életben egyetlen középső -fesztávtartó támasztékkal 90%-kal csökkenthető a vibráció amplitúdója, és a fűtőberendezések élettartama hónapokkal, akár évekkel is hosszabb lehet. A rezgéscsillapítók vagy a karimánál lévő rugalmas rögzítőbetétek segítenek a fűtőtestet még jobban elkülöníteni a tartály falának mozgásától. A fűtőtest átmérőjének vagy falvastagságának növelése merevebbé teszi, és elmozdítja a sajátfrekvenciát a keverő működési tartományától.

A rezonancia elkerülése egy másik erős eszköz. A fűtőelem hossza, átmérője, anyagmodulusa és végkörülményei mind befolyásolják a természetes frekvenciáját. Ha ez a frekvencia megegyezik a keverő forgási sebességével vagy a lapát -áteresztő frekvenciájával, a rezgés amplitúdója hatalmas mértékben megnő. A rezonancia rögzítésének egyik módja a fűtőelem hosszának egy kicsit megváltoztatása, hogy a sajátfrekvenciája többé ne legyen azonos a keverő fordulatszámával. A terepen végzett egyszerű változtatások, mint például a fűtőelem 100–150 mm-rel történő lerövidítése vagy egy kis tömeg hozzáadása a csúcshoz, kihozhatják a rendszert a rezonanciából anélkül, hogy befolyásolnák a működését. A kezelők elkerülhetik az üzembe helyezés során észlelt kritikus fordulatszámokat a keverő fordulatszámának megváltoztatásával vagy változtatható-frekvenciás motorok hozzáadásával.

Új tartályok tervezésekor a rezgéselemzés eleve megakadályozza a problémák előfordulását. A véges-elemes modellezés vagy az alapvető kézi számítások megmondhatják, hogy bizonyos keverési feltételek mellett mik lesznek a sajátfrekvenciák és a várható elhajlási amplitúdók. A fűtőtestek elkészítése előtt optimalizálhatja helyzetüket, hosszukat és támasztékukat. A meglévő tartályok számára előnyös lehet az alkalmankénti rezgésfigyelés a fűtőkarimához ideiglenesen csatlakoztatott hordozható gyorsulásmérőkkel. Ha az RMS sebesség értéke meghaladja az 5 mm/s értéket, az azt jelenti, hogy túl nagy a ciklusfeszültség, és azonnal több támogatást kell hozzáadni.

A rezgési fáradtság, a támaszték nélküli hosszúság, a rezonanciafrekvencia, a közbenső támasztékok és a ciklikus feszültség mind olyan dolgok, amelyek szabályozhatók, és nem csak a felkavarás következményei. Egy jó mechanikai tervezés és támogatási rendszer a folyamatosan előforduló leállások forrását megbízható, hosszú távú{1}}működéssé változtathatja. Azok az üzemmérnökök és megbízhatósági szakértők, akik a specifikációk írása vagy a meglévő rendszerek módosítása közben gondolnak ezekre a dolgokra, megőrzik beruházásaikat és folytatják a termelést olyan körülmények között, ahol a folyamatok folyamatosan változnak. A tervezés során végzett korai rezgéselemzés problémákat találhat azoknál a tartályoknál, amelyekben nagyon turbulens víz van, vagy a fűtőelemek abnormálisan hosszúak. Ez lehetővé teszi, hogy a kezdetektől magabiztosan válasszon erős fűtési konfigurációkat.