توربولانس جریان اغلب درنتیجه تغییر فشار یا سرعت سیال عبوری از پمپ، فن و کمپرسور یا لوله های خروجی این تجهیزات، اتفاق می‌افتد. این جدایی جریان باعث توربولانس می‌شود؛ ارتعاش با فرکانسِ پایین، تصادفی و نامنظمی را در محدوده 0.83Hz تا 33.3Hz ایجاد می‌کند. در صورت وقوع پدیده سرج در کمپرسور، ارتعاش فرکانس بالایِ باند پهنی ایجاد می‌شود. توربولانس زیاد می‌تواند فرکانس‌های بالای باند پهنی را تحریک کند.

توربولانس جریان

مثال واقعی: شكست شفت پمپ‌های سانتريفيوژ واحد EG/EO پتروشيمی

منبع مثال: مختاری گرچکانی، امیر و همکاران، ” عيب­يابی شكست شافت پمپ‌های سانتريفيوژ واحد EG/EO پتروشيمی مارون “، سومین کنفرانس تخصصی پایش وضعیت و عیب­یابی، تهران، دانشگاه صنعتی شریف اسفند 1387

پمپ‌های سانتريفيوژ واحد EG/EO پتروشيمی وظيفه مكش سيال از تاور به عهده دارند. سیال تاور محلولی از آب و ماده فرار و قابل اشتعال اتيلن اكسايد است. اين پمپ­‌ها به‌صورت مـوازی باهم در سرويس قرار می‌گیرند. هر دو در مسير ورودی و خروجی به يكديگر متصل می‌شوند و دائماً يكـی از ايـن دو پمـپ در سـرويس قرار می‌گیرد و ديگری به عنوان جایگزین (Reserve) عمل می‌کند. خروجی این دو پمپ به یک هدر متصل شده و يك كنترل ولو در مسير آن‌ها قرار می‌گیرد. اين كنترل ولو هم نقش کنترل‌کننده دبی جريان و هم به‌وسیله يك مسير برگشتی به تاور نقـش كنتـرل سطح سيال تاور را ايفا می‌کند.

نمايی از پمپ واحد EG/EO پتروشيمی

مشكلی كـه برای اين پمپ‌ها به وجود آمد به اين صورت بود كه در طی دو سال پس از حدود ٦٠٠ ساعت كاركرد، پمپ‌­ها به علت عامل ناشناخته‌ای از انتهای محور که مهره نگه‌دارنده (Nut Cap) پروانه بر روی آن پـيچ می‌شود، دچار شكستگی می‌شد.

موقعيت قطعه شكسته شده پمپ

بررسی ترندهای بهره‌برداری، هیچ‌گونه اغتشاش سيال و تغييرات ناگهـانی فشـار ورودی پمپ را نشان نمی‌داد. بنابراين اگر مشكلی وجود داشته باشد در خروجی پمپ‌ها است. ازآنجایی‌که هر دو پمپ بـه يـك صـورت دچـار مشـكل می‌شدند، به نظر می‌رسید بايد به دنبال عاملی بود كه برای هر دو پمپ به‌صورت مشترك وجود دارد. پس آناليز روزانه ارتعاشات پمپ­‌ها به عنوان يكی از مراحل اوليه و اصلی تحليل وضعيت آن‌ها، در دستور كار قرار گرفت. بـا بررسـی گراف‌ها و پیک‌های ارتعاشی، هیچ‌گونه اثـری مبنـی بـر وجـود نابالانسی، ناهم‌­محوری، خمیدگی شفت، کاویتاسیون و خرابی بيرينگ مشاهده نشد.

نمودارهای ترند ارتعاشی پمپ در شکل‌های زیر نشان می‌دهد كه وضعيت ارتعاشی پمپ به‌صورت لحظه‌ای دچار بحران و منجر به شكست شفت شده است.

ترند ارتعاشات بيرينگ پمپ در راستای افقی

ترند ارتعاشات بيرينگ پمپ در راستای عمودی

بررسی طیف فرکانسی

همان‌گونه كه در شکل‌های زیر مربوط به نمودارهای طیف فرکانسی مشاهده می‌کنید، تنها يك پيك ارتعاشی در سه برابر دور پمپ یا 3X داريم كـه بـه علت وجود سه پره در چشمه پروانه پمپ و وجود فركانس گذر پره به دنبال يك عامـل ايجـاد اغتشاشـی اثرگـذار در خروجـی پمپ می‌باشد.

نمايی از چشمه پروانه پمپ

نمودار طیف فرکانسی ارتعاشات بيرينگ پمپ در راستای افقی

نمودار طیف فرکانسی ارتعاشات بيرينگ پمپ در راستای عمودی

حدس زده می‌شود که كنترل ولوی كه به‌صورت مشـترك در خروجی دو پمپ قرارگرفته بود و نقش كنترل جريان و نيز كنترل سطح سيال در تاور را به عهده دارد دچار مشکل شده است. به‌منظور حصول اطمينان از اينكه مشكل پمپ ناشی از كنترل ولو مسير خروجی پمپ­‌ها است، مسـير خروجـی پمپ‌­ها به مسير بای پاس كنترل ولو منتقل گرديد. با خارج كردن كنتـرل ولـو از مسـير، اغتشاشـات سـيال در مسـير به طرز چشمگیری كاهش يافت.

چیدمان کنترل ولو و بای­پس ولو

با انتقال كنترل ولو مذكور به كارگاه و انجام تست‌های معمول بر روی آن و نيز بررسی چشمی قطعات داخلـی، مشخص شد، اشکال در قسمت پوزیشنر كنترل ولو (Positioner) ، منجر به انتقال فرامين اشتباه به ولو گرديده و زمینه‌ساز ايجاد اغتشاش در سيال شده و این مسأله باعث شکسته شدن شفت از محل اتصال به پروانه گردیده است.