유압력이란 무엇인가요? 펌프 진동원 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다. 유압력이란 무엇인가요? 펌프 진동원 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다.

유압력이란 무엇인가? 펌프 진동원

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펌프의 유압력 이해

정의: 유압력이란 무엇인가?

유압력 유체 흐름에 의해 펌프 구성품에 가해지는 힘으로, 임펠러 베인에 가해지는 압력 유도 하중, 압력 차이에 의한 축 추력, 비대칭 압력 분포에 의한 반경 방향 힘, 그리고 유동 난류 및 베인-볼류트 상호 작용에 의한 맥동력이 포함됩니다. 이러한 힘은 기계적 힘( 불균형, 정렬 불량) 유체 압력과 운동량 변화로 인해 발생하므로 진동 구성 요소 베인 통과 주파수 및 관련 고조파.

유압력을 이해하는 것은 펌프의 신뢰성에 필수적입니다. 이러한 힘은 베어링 하중, 샤프트 처짐, 진동을 발생시키고, 이는 작동 조건(유량, 압력, 유체 특성)에 따라 달라지기 때문입니다. 이로 인해 펌프의 동작은 힘이 주로 기계적인 다른 회전 기계와 다릅니다.

유압력의 종류

1. 축 추력(유압 추력)

임펠러를 가로지르는 압력 차이로 인한 순 축력:

  • 기구: 임펠러 한쪽은 배출 압력, 다른 쪽은 흡입 압력
  • 방향: 일반적으로 흡입 방향(임펠러 뒤쪽)
  • 크기: 적당한 펌프에서도 수천 파운드가 될 수 있습니다.
  • 효과: 추력 베어링을 로드하면 발생할 수 있습니다. 축 진동
  • 다음과 같이 다양함: 유량, 압력, 임펠러 설계

추력 균형 방법

  • 밸런스 홀: 임펠러 슈라우드에 있는 구멍으로 압력이 균일해집니다.
  • 백 베인: 압력을 줄이기 위해 유체를 펌핑하는 뒷면의 베인
  • 이중 흡입 임펠러: 추력을 상쇄하는 대칭 설계
  • 반대 임펠러: 반대 방향을 향하는 임펠러가 있는 다단 펌프

2. 반경 방향 힘

비대칭 압력 분포로 인한 측면력:

최적 효율 지점(BEP)

  • 임펠러 주변의 압력 분포가 비교적 대칭적입니다.
  • 반경 방향 힘이 균형을 이루고 취소됩니다.
  • 최소 순 반경 방향 힘
  • 가장 낮은 진동 조건

BEP(저유량) 해제

  • 볼류트 내 비대칭 압력 분포
  • 볼류트 텅을 향한 순 반경 방향 힘
  • 흐름이 감소함에 따라 힘의 크기가 증가합니다.
  • 차단 시 임펠러 중량은 20-40%가 될 수 있습니다.
  • 회전 반경 방향 힘으로부터 1배 진동을 생성합니다.

BEP(고유량) 해제

  • 다른 비대칭 패턴
  • 반경 방향 힘이 존재하지만 일반적으로 저유량보다 낮습니다.
  • 유동 난류는 무작위 힘 성분을 추가합니다.

3. 베인 통과 맥동

베인이 컷워터를 통과할 때 주기적인 압력 펄스:

  • 빈도: 베인 수 × RPM / 60
  • 기구: 각 베인이 통과할 때마다 압력 펄스가 생성됩니다.
  • 힘: 임펠러, 볼류트, 케이싱에 작용
  • 진동: 베인 통과 주파수에서 지배적
  • 크기: 클리어런스, 작동 지점, 디자인에 따라 다릅니다.

4. 재순환력

  • 유동 불안정성으로 인한 저주파 비정상력
  • 매우 낮거나 매우 높은 유량에서 발생
  • 주파수는 일반적으로 실행 속도의 0.2-0.8배입니다.
  • 심각한 저주파 진동을 생성할 수 있습니다.
  • BEP에서 멀리 떨어진 작동을 나타냅니다.

펌프 성능에 미치는 영향

베어링 하중

  • 유압적 반경 방향 힘은 기계적 부하에 추가됩니다.
  • 다양한 힘은 순환적 하중을 생성합니다.
  • 저유량 조건에서의 최대 하중
  • 베어링 선택은 유압 부하를 고려해야 합니다.
  • 유압력에 의해 베어링 수명 감소(수명 ∝ 1/하중³)

샤프트 처짐

  • 반경 방향 힘이 샤프트를 휘게 함
  • 씰 클리어런스와 마모 링을 변경합니다.
  • 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다
  • 극단적인 경우는 마찰로 이어진다

진동 생성

  • 1× 구성 요소: 안정적이거나 느리게 변하는 반경 방향 힘
  • VPF 구성 요소: 압력 맥동으로부터
  • 저주파: 재순환 및 불안정성으로부터
  • 작동 지점에 따라 다름: 진동은 유량에 따라 달라집니다

기계적 응력

  • 순환적 힘은 피로 하중을 생성합니다.
  • 압력 차이로 인해 응력을 받는 임펠러 베인
  • 굽힘 모멘트로 인한 샤프트 피로
  • 압력 맥동으로 인한 케이싱 응력

유압력 최소화

BEP 근처에서 운영

  • 유압력을 최소화하기 위한 가장 효과적인 전략
  • 가능하면 BEP 흐름의 80-110% 내에서 작동하세요.
  • BEP에서 반경 방향 힘이 최소가 됨
  • 진동 및 베어링 하중 최소화

디자인 특징

  • 디퓨저 펌프: 볼류트보다 더 대칭적인 압력 분포
  • 더블 볼륨: 180° 떨어진 두 개의 컷워터가 반경 방향 힘을 균형 있게 조절합니다.
  • 증가된 클리어런스: 베인 통과 압력 맥동을 줄입니다(그러나 효율성은 낮음)
  • 베인 번호 선택: 음향 공명을 피하기 위해 최적화

시스템 설계

  • 기저부하 펌프를 위한 최소 유량 재순환
  • 실제 작업에 적합한 크기의 펌프(과대 크기 방지)
  • 최적의 작동 지점을 유지하기 위한 가변 속도 구동
  • 사전 소용돌이 및 난류를 최소화하는 입구 설계

진단용

성능 곡선 및 유압력

  • 진동 대비 유량 플롯
  • 일반적으로 BEP 또는 그 근처에서 최소 진동
  • 낮은 유량에서 진동이 증가하면 높은 반경 방향 힘이 나타납니다.
  • 가이드 작동 범위 선택

VPF 분석

  • VPF 진폭은 유압 맥동의 심각도를 나타냅니다.
  • VPF 증가는 클리어런스 저하 또는 작동 지점 이동을 의미합니다.
  • VPF 고조파는 난류, 교란된 흐름을 나타냅니다.

측정 고려 사항

진동 측정 위치

  • 베어링 하우징: 전반적인 기계적 및 유압적 힘을 감지합니다.
  • 펌프 케이싱: 유압 맥동에 더 민감함
  • 흡입 및 배출 배관: 압력 맥동 전달
  • 여러 위치: 유압식과 기계적 소스를 구별하세요

압력 맥동 측정

  • 흡입 및 배출의 압력 변환기
  • 유압 맥동을 직접 측정
  • 진동과 상관관계를 맺다
  • 음향 공명 식별

유압력은 펌프 작동에 필수적이며, 펌프 진동 및 부하의 주요 원인입니다. 이러한 힘이 작동 조건에 따라 어떻게 변하는지 이해하고, 진동 스펙트럼에서 유압력의 특징을 파악하며, BEP(초기진동수)에 가까운 작동을 통해 유압력을 최소화하도록 펌프를 설계하고 운영하는 것은 산업 현장에서 안정적이고 긴 수명의 펌프 성능을 달성하는 데 필수적입니다.

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