Hvordan registrerer og dæmper man flow-induceret rørvibration i en vertikal PTFE-veksler?

Lyden af ​​PTFE-rørene, der danser mod deres støtteplader, er en dyb resonansbrum, der kommer fra en høj lodret varmeveksler og en langsom stigning i trykfaldet i skal-siden. Vibrationen er ikke bare støj, det er en lang, vedvarende proces med gnidninger og slid, der kan skære et rør. Flow-induceret vibration er et anerkendt mekanisk problem i en vertikal PTFE-veksler. Men med passende diagnose og fokuseret afhjælpning (dvs. tilføjelse af mellemliggende rørstøtter og ændring af skal-sidedysepositionen), kan problemet afhjælpes, før der opstår rørsvigt.

Detektion af vibration på en vertikal PTFE-rørveksler
Det er vigtigt, at opdagelsen sker tidligt. PTFE-rørene er fleksible end metalrør, og deres naturlige frekvens er naturligt lav. Følgende viser, at flow-inducerede vibrationer kan være til stede:

Hørlig summen eller lavfrekvent rumlen, som varierer med flowhastigheden.

Skal-sidens trykfald stiger uventet (blokering af strømningskanaler ved at gnave affald eller rørdeformation)

Visuelt bevis under undersøgelsen - polerede områder, indhak eller udtynding på rør ved støttepladehuller; hvidt pulver (PTFE-slidaffald) i skalbunden.

Mere rørlækage ved rør-til-rørpladeforbindelser genereret af cykliske bøjningsbelastninger.

Hvis der er mistanke om vibration, vil et simpelt stetoskop eller en accelerometermåling på skallen nær indgangsdysen identificere den fremherskende frekvens. Egenfrekvensen af ​​det længste ikke-understøttede rørspænd skal beregnes og sammenlignes med hvirvelafgivelsesfrekvensen for skalsidestrømmen.

Fysikken af ​​vibrationer induceret af flow i en lodret skal
Væsken på skalsiden, ofte en ætsende væske eller gas, kommer ind i en vertikal PTFE-veksler via en indløbsdyse. To typiske excitationsmetoder er

Hvirvelafkast - Når væsken passerer gennem hvert PTFE-rør, genereres der alternative hvirvler nedstrøms, hvilket giver variable løftekræfter vinkelret på strømningsretningen. Resonans opstår, når afgivelsesfrekvensen er lig med rørets iboende frekvens, og der frembringes betydelige amplitudeoscillationer.

Turbulent støddæmpning - En dårligt vinklet indsugningsdyse (f.eks. tangentiel eller side-indgang uden diffuser) leder en højhastighedsstråle direkte mod rørbundtet. Strålen forårsager tilfældige tryksvingninger, der ryster rørene, især i det ikke-understøttede område øverst ved indløbet.

Gravity wants to keep tubes vertical but a lengthy unsupported span of tubes (typically >1,5 til 2 m) er ret sårbar. Risikoen er størst, hvor skalsidehastigheden er størst, lige nedstrøms for indgangsmundstykket.

Afbødningsstrategi: Afstivning af rørene, beroligende flow
Løsningen er at stramme rørene og dæmpe flowet. To primære korrigerende aktiviteter udføres enkeltvis eller i kombination.

1. Installer mellemliggende rørstøtteplader
Ved at reducere den ikke-understøttede længde af PTFE-rør, øges stivheden, og den naturlige frekvens bliver meget højere end hvirvelafgivelsesfrekvensen. Yderligere støtteplader tilføjes mellem de eksisterende top- og bundrørplader i en lodret veksler.

Vigtige designkriterier for yderligere støtteplader:

Materiale – PTFE-belagte eller fluorpolymer-forede metalplader eller massive PTFE-plader af tilstrækkelig tykkelse til at undgå bøjning.

Hulafstand - Hullerne skal være 0,5-1,0 mm større end rørets OD For stramt: røret klemmer, slid; for løs: for meget sideværts bevægelse.

Justering - Alle støtteplader skal være nøjagtigt på linje med rørpladerne, så rørene ikke bøjes under samlingen. Laserjustering eller præcise jigs tilrådes.

Antal og mellemrum – Det maksimale ikke-understøttede spænd bør reduceres til et punkt, hvor rørets egenfrekvens er over den højeste forudsagte hvirvelafgivelsesfrekvens. Typiske PTFE-rør (6-12 mm OD) er sikre til vandhastigheder på skalsiden op til 1,5 m/s, hvis spændvidden er 300-500 mm.

Tilføjelse af støtteplader til en eksisterende veksler involverer fjernelse af rørbundtet, boring eller svejsning af støttepladens monteringsstænger og derefter forsigtig gen-montering. Det er en stor, enkel eftermontering.

2. Skift hylsterets sidedyseorientering, og anbring en stødplade
Skal-sideindtag er en almindelig årsag til vibrationer. En tangentiel dyse genererer en hvirvlende strøm, som løber i hele skallens længde. En dårligt placeret radial dyse (f.eks. rettet lige mod rørbundtet) producerer en høj-stråle, som rammer toprørene.

Afværgeforanstaltninger:

Skift indgangsdysen fra tangentiel til radial, så strømningen rettes parallelt med rørpladerne eller til skalvæggen, ikke bundtet.

Installer en stødplade (diffuser eller flowfordeler) umiddelbart i skallen modsat indsugningsdysen. Pladen er en flad eller buet metalplade, generelt PTFE-foret, som bryder strålen og fordeler strømmen jævnt over skaltværsnittet-.

Placer en perforeret baffel ved eller nær indgangen for at sænke hastigheden, før den kommer i kontakt med rørbundtet.

Disse modifikationer reducerer den maksimale hastighed og fjerner hvirvelkomponenten, således at både støddæmpnings- og hvirvelafgivelsesamplituderne reduceres kraftigt.

Bemærkninger om teknisk nøjagtighed
Rørets naturlige frekvens bør holdes langt højere end hvirvelafgivelsesfrekvensen. For PTFE-rør er elasticitetsmodulet lavt (ca. 400-500 MPa), så selv moderate spændvidder (1 meter) kan give resonans ved strømningshastigheder så lave som 0,5-0,8 m/s. Beregningen anbefales foretaget med Euler-Bernoulli bjælkeligningen med faste faste endebetingelser.

Hastigheden på skalsiden nær indgangsdysen er den højeste. Denne zone er nøglezonen for udløsning af vibrationer. Støtteplader bør derfor placeres tættere i den øverste del af veksleren, og indgangsdiffusoren skal planlægges korrekt.

Eksisterende enheder Praktisk feltinspektion
Når man kalder til et sted på en vibrerende lodret PTFE-veksler, gøres følgende:

Mål vibrationsamplitude og frekvens i forskellige højder ved hjælp af et accelerometer.

Indstil den kritiske hastighed for hvirvelafgivelse til at svare til rørets naturlige frekvens.

Hvis veksleren kan åbnes, skal du inspicere det indvendige bundt for rørfritningsmærker og slid på støttepladehullet.

Foreslå en ombygning – tilføj 2-3 mellemliggende støtteplader, og hvis dysen er tangentiel, tilføj en stødplade. Alternativt kan der udformes en flytning af indløbsdyse på skalsiden.

Abstrakt
Flowgenereret vibration i en lodret PTFE-veksler er et mekanisk problem, der kan løses, helst på designstadiet, ved at sørge for passende rørstøtte og et godt-designet skal-sideindtag. Tilføjelsen af ​​mellemliggende rørstøtteplader og en flow-diffuserende stødplade til en eksisterende vibrerende maskine kan dæmpe brummen og redde rørene. Vi har erfaring med eftermontering af vertikale PTFE-vekslere til dæmpning af rørvibrationer i mange kemikalie- og pletteringsværksteder. Et stille, roligt rørbundt er et sundt rørbundt. Og med korrekt teknik kan du bringe den stilhed tilbage.