Какво представляват хидравличните сили? Източници на вибрации на помпи • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво представляват хидравличните сили? Източници на вибрации на помпи • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво представляват хидравличните сили? Източници на вибрации на помпата

Публикувано от admin на

Разбиране на хидравличните сили в помпите

Определение: Какво представляват хидравличните сили?

Хидравлични сили са сили, упражнявани върху компонентите на помпата от течащата течност, включително натоварвания, предизвикани от налягането върху лопатките на работното колело, аксиален натиск от диференциали на налягането, радиални сили от асиметрични разпределения на налягането и пулсиращи сили от турбулентността на потока и взаимодействието между лопатките и спиралата. Тези сили са различни от механичните сили (от дисбаланс, несъответствие) по това, че възникват от промените в налягането на флуида и импулса, създавайки вибрация компоненти при честота на преминаване на лопатката и свързани хармоници.

Разбирането на хидравличните сили е от съществено значение за надеждността на помпата, тъй като тези сили създават натоварвания на лагерите, отклонение на вала и вибрации, които варират в зависимост от работните условия (дебит, налягане, свойства на флуида), което прави поведението на помпата различно от други въртящи се машини, където силите са предимно механични.

Видове хидравлични сили

1. Аксиална тяга (хидравлична тяга)

Нетна аксиална сила от разликата в налягането върху работното колело:

  • Механизъм: Изходно налягане от едната страна, всмукателно налягане от другата страна на работното колело
  • Посока: Обикновено към засмукване (задната част на работното колело)
  • Величина: Може да струва хиляди паунда дори в умерени помпи
  • Ефект: Натоварванията на аксиалния лагер могат да причинят аксиални вибрации
  • Варира с: Дебит, налягане, конструкция на работното колело

Методи за балансиране на тягата

  • Балансиращи отвори: Отвори в кожуха на работното колело, изравняващи налягането
  • Задни лопатки: Лопатки от задната страна, изпомпващи течност за намаляване на налягането
  • Двойно засмукващи импелери: Симетричен дизайн, премахващ тягата
  • Противоположни работни колела: Многостъпални помпи с работни колела, обърнати в противоположни посоки

2. Радиални сили

Странични сили от асиметрично разпределение на налягането:

В точката на най-добра ефективност (BEP)

  • Разпределението на налягането е относително симетрично около работното колело
  • Радиалните сили се балансират и неутрализират
  • Минимална нетна радиална сила
  • Състояние с най-ниска вибрация

Изключен BEP (нисък поток)

  • Асиметрично разпределение на налягането в волюта
  • Нетна радиална сила към спираловиден език
  • Големината на силата се увеличава с намаляването на потока
  • Може да бъде 20-40% тегло на работното колело при изключване
  • Създава 1× вибрация от въртяща се радиална сила

Изключен BEP (висок поток)

  • Различен асиметричен модел
  • Радиална сила е налице, но обикновено е по-малка, отколкото при нисък поток
  • Турбулентността на потока добавя произволни компоненти на силата

3. Пулсации, преминаващи през лопатките

Периодични импулси на налягането, когато лопатките преминават през водореза:

  • Честота: Брой лопатки × Обороти / 60
  • Механизъм: Всяко преминаване на лопатката създава импулс на налягане
  • Сили: Въздействайте върху работното колело, спиралата и корпуса
  • Вибрация: Доминиращ при честотата на преминаване на лопатката
  • Величина: Зависи от хлабината, работната точка, дизайна

4. Рециркулационни сили

  • Нискочестотни нестационарни сили от нестабилности на потока
  • Възникват при много ниски или много високи скорости на потока
  • Честоти обикновено 0,2-0,8× скорост на бягане
  • Може да създаде силни нискочестотни вибрации
  • Показва работа далеч от BEP

Влияние върху производителността на помпата

Натоварване на лагера

  • Хидравличните радиални сили се добавят към механичните натоварвания
  • Променливите сили създават циклично натоварване
  • Максимално натоварване при условия на нисък поток
  • Изборът на лагер трябва да отчита хидравличните натоварвания
  • Животът на лагера е намален от хидравличните сили (живот ∝ 1/Натоварване³)

Деформация на вала

  • Радиалните сили отклоняват вала
  • Променя хлабините на уплътненията и износващите се пръстени
  • Може да повлияе на ефективността
  • Екстремните случаи водят до триене

Генериране на вибрации

  • 1× Компонент: От постоянна или бавно променяща се радиална сила
  • VPF компонент: От пулсации на налягането
  • Нискочестотен: От рециркулация и нестабилности
  • Зависимост от работната точка: Вибрацията варира в зависимост от дебита

Механично напрежение

  • Цикличните сили създават натоварване от умора
  • Лопатките на работното колело са натоварени от разликите в налягането
  • Умора на вала от огъващи моменти
  • Напрежение в корпуса от пулсации на налягането

Минимизиране на хидравличната сила

Работете близо до BEP

  • Най-ефективната стратегия за минимизиране на хидравличните сили
  • Работете в рамките на 80-110% от потока на BEP, когато е възможно.
  • Минимални радиални сили при BEP
  • Минимизирани вибрации и натоварвания на лагерите

Характеристики на дизайна

  • Дифузионни помпи: По-симетрично разпределение на налягането отколкото при волюта
  • Двойна спирала: Два водореза, разположени на 180° един от друг, балансират радиалните сили
  • Увеличени клирънси: Намалете пулсациите на налягането, преминаващи през лопатките (но по-ниска ефективност)
  • Избор на номер на лопатките: Оптимизирайте, за да избегнете акустични резонанси

Системен дизайн

  • Рециркулация с минимален дебит за базови помпи
  • Правилно оразмерена помпа за действителната работа (избягвайте предозиране)
  • Задвижване с променлива скорост за поддържане на оптимална работна точка
  • Дизайн на входа, минимизиращ предварителното завихряне и турбуленцията

Диагностична употреба

Криви на производителността и хидравлични сили

  • Графика на вибрациите спрямо дебита
  • Минималната вибрация обикновено е на или близо до BEP (гранична допустима точка).
  • Увеличаващата се вибрация при нисък поток показва високи радиални сили
  • Ръководства за избор на работен диапазон

Анализ на VPF

  • Амплитудата на VPF показва тежестта на хидравличните пулсации
  • Увеличаването на VPF предполага влошаване на клирънса или изместване на работната точка
  • Хармониците на VPF показват турбулентен, нарушен поток

Съображения за измерване

Места за измерване на вибрации

  • Корпуси на лагери: Откриване на общи механични и хидравлични сили
  • Корпус на помпата: По-чувствителни към хидравлични пулсации
  • Всмукателни и нагнетателни тръбопроводи: Предаване на пулсации на налягане
  • Няколко местоположения: Разграничаване на хидравличните от механичните източници

Измерване на пулсации на налягането

  • Датчици за налягане при засмукване и нагнетане
  • Директно измерване на хидравлични пулсации
  • Корелация с вибрация
  • Идентифицирайте акустични резонанси

Хидравличните сили са фундаментални за работата на помпата и основен източник на вибрации и натоварване на помпата. Разбирането как тези сили варират в зависимост от работните условия, разпознаването на техните характеристики във вибрационните спектри и проектирането/експлоатацията на помпи за минимизиране на хидравличните сили чрез работа, близка до най-добрата електрическа мощност (BEP), са от съществено значение за постигане на надеждна и дълготрайна работа на помпите в промишлени приложения.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp