Насосны гидравлик хүчнүүдийг ойлгох
Гидравлик хүчнүүд урсгал шингэн насосны эд ангиудад үзүүлэх хүчнүүд юм: ажлын хүрдийн хавчуудад үүсэх даралтын ачаалал, ажлын хүрдийн хоёр талын даралтын зөрүүгээс үүсэх тэнхлэгийн түлхэлт, тэгш бус даралтын тархалтаас үүсэх радиал хүч, мөн урсгалын турбулент байдал хавч-спираль хавтангийн харилцан үйлчлэлээс үүсдэг. Эдгээр нь тэнцвэргүйдэл эсвэл голуудын тэнхлэгийн зөрүүээс үүсэх механик хүчнүүдээс үндсэндээ ялгаатай, учир нь эдгээр нь эргэлдэх масс биш, харин шингэний даралт болон импульсийн өөрчлөлтөөс үүсдэг — мөн спектрийн дүрслэлд хүрээний давтамж болон түүнтэй холбоотой гармоник хэлбэрээр илэрдэг. Үүнийг ойлгох нь насосны найдвартай ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой: гидравлик хүчнүүд холхивчийн ачаалал, голын муруйлт болон чичиргээ г үүсгэдэг бөгөөд эдгээр нь ажиллагааны нөхцөл — урсгалын хурд, даралт, шингэний шинж чанар — -оос хамаарч өөрчлөгддөг тул насос нь зөвхөн механик хүчтэй төхөөрөмжүүдээс эрс ялгаатай ажилладаг.
1. Тодорхойлолт: Гидравлик хүч гэж юу вэ?
Идеал насосын хувьд шингэн ажлын хүрд болон их биеийн бүх хэсэгт жигд даралт үзүүлэх бөгөөд голд мэдрэгдэх цорын ганц хүч нь механик хүч байх байсан. Гэвч бодит байдал илүү төвөгтэй. Гаралтын даралт нь сорох даралтаас өндөр байдаг бөгөөд ажлын хүрдийн тойрог шугам дагуу жигд бус тархдаг, мөн хавч бүр их биеийн хэлтэрхийг (tongue) дамжин өнгөрөх бүр чичиргээ үүсгэдэг. Эдгээр нөлөөллийн нийлбэр нь ротор болон бүтцэд үйлчлэх тогтвортой, удаан өөрчлөгдөх болон хурдан чичиргээтэй ачааллуудыг бүрдүүлдэг. Чухал нь, эдгээрийн хэмжээ нь насосны ажиллагааны муруй дээрх байрлалаас хамаардаг — энэ нь диагностик инженерийн хүчирхэг хэрэгсэл болдог, учир нь урсгалыг өөрчлөх нь хүчнүүдийг өөрчилдөг.
2. Гидравлик хүчний төрлүүд
2.1 Тэнхлэгийн түлхэлт (гидравлик түлхэлт)
Ажлын хүрдийн хоёр талын даралтын зөрүүгээс үүсэх цэвэр тэнхлэгийн хүч:
- Механизм: гаралтын даралт ажлын хүрдийн нэг талд, сорох даралт нөгөө талд үйлчилнэ.
- Чиглэл: ихэвчлэн сорох тал руу (ажлын хүрдийн ар тал руу) чиглэдэг.
- Хэмжээ: дунд зэргийн хэмжээтэй насоснуудад ч хүчний мянга мянган фунт хүрч болно.
- Нөлөө: ачаалдаг тулгуур холхивч болон үүсгэж болно тэнхлэгийн чичиргээ.
- Хамаарах хүчин зүйлс: урсгалын хурд, даралт, ажлын хүрдийн загвар.
Түлхэлтийг тэнцвэржүүлэх аргууд
- Тэнцвэржүүлэх нүхнүүд: ажлын хүрдийн ар талын хавцал дахь нүхнүүд нь түүний хоёр талын даралтыг тэнцүү болгодог.
- Ар талын хавчууд: ар талын хавцал дээрх хавчууд нь шингэнийг гадагш шахаж, ар талын даралтыг бууруулдаг.
- Хоёр талын сорох ажлын хүрд: хоёр тал нь бие биенийхээ түлхэлтийг саармагжуулдаг тэгш хэмтэй загвар.
- Эсрэг чиглэсэн ажлын хүрднүүд: ажлын хүрднүүд эсрэг чиглэлд харцгаасан байхаар зохион байгуулсан олон шатлалт насоснууд.
2.2 Радиал хүчнүүд
Ажлын хүрдийн тойрог шугам дагуух тэгш бус даралтын тархалтаас үүсэх хажуугийн хүчнүүд:
Хамгийн өндөр үр ашгийн цэг (BEP) дээр
- Даралтын тархалт ажлын хүрдийн тойрог шугам дагуу харьцангуй тэгш хэмтэй байна.
- Радиал хүчнүүд тэнцвэржсэн бөгөөд ихэвчлэн бие биенээ саармагжуулдаг.
- Цэвэр радиал хүч хамгийн бага байна.
- Энэ нь хамгийн бага чичиргээтэй нөхцөл юм.
BEP-ээс хазайсан — бага урсгал
- Спираль хавтангийн даралтын тархалт тэгш бус болно.
- Спираль хавтангийн хэлтэрхий (cutwater) рүү чиглэсэн цэвэр радиал хүч үүснэ.
- Урсгал буурах тусам түүний хэмжээ нэмэгддэг.
- Урсгалыг хаасан үед ажлын хүрдийн жингийн 20–40% хүрч болно.
- Эргэлдэх радиал хүч нь 1× чичиргээгээр илэрдэг.
BEP-ээс хазайсан — өндөр урсгал
- Өөр төрлийн тэгш бус байдал үүснэ.
- Радиал хүч байдаг ч ихэвчлэн бага урсгалын үеэс бага байдаг.
- Урсгалын турбулент байдал нь дээр нь санамсаргүй хүчний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмдэг.
2.3 Хавч дамжин өнгөрөх чичиргээ
Нэг нэгэн хөвч нь хайлган (cutwater)-ыг дамжин өнгөрөхөд үүсэх үе үе давтагдах даралтын цохилтууд:
- Давтамж: хөвчний тоо × RPM / 60.
- Механизм: хөвч бүр хэлхээний хэлхээ (tongue)-г дамжин өнгөрөхөд даралтын цохилт үүсгэдэг.
- Хүчнүүд: ажлын хүрд, спираль хавтан (volute) болон их биед нөлөөлдөг.
- Чичиргээ: хөвч дамжин өнгөрөх давтамжид давамгайлдаг.
- Хэмжээ: хайлган (cutwater)-ын завсар, ажиллах цэг болон загвараас хамаарна.
2.4 Буцаан урсгалын хүчнүүд
- Урсгалын тогтворгүй байдлаас үүсэх нам давтамжтай, тогтворгүй хүчнүүд.
- Маш бага — заримдаа маш өндөр — урсгалын хурданд үүсдэг.
- Давтамж нь ихэвчлэн ажиллах хурдны 0.2–0.8×, ... синхрон бус доод давтамж бүсэд.
- Авч үзэхэд хүнд нам давтамжтай чичиргээ үүсгэж болно.
- BEP-ээс хол зайд ажиллаж байгаа тодорхой тэмдэг — үзэх дахин эргэлт.
3. Насосны гүйцэтгэлд үзүүлэх нөлөө
Холхивчийн ачаалал
- Гидравлик радиаль хүчнүүд холхивч дээрх механик ачаалалд нэмэгддэг.
- Өөрчлөгдөж буй хүчнүүд мөчлөгт ачаалал үүсгэдэг.
- Ачаалал нь бага урсгалын нөхцөлд хамгийн хүнд байдаг.
- Холхивч сонгохдоо гидравлик бүрэлдэхүүн хэсгийг тооцох ёстой.
- Холхивчийн амьдралын хугацаа нь ачааллаас хамаарч огцом буурдаг (амьдрал нь 1/ачаалал³-тай пропорциональ), тиймээс жижиг L10 холхивчийн амьдралын хугацааны тооцоо бага урсгалын радиаль хүч нь ашиглалтын хугацааг хэрхэн богиносгож байгааг харуулж болно.
Голын муруйлт
- Радиаль хүчнүүд голыг муруйлгадаг.
- Энэ нь нягтлалтын завсар болон элэгдлийн цагирагны тааруулгыг өөрчилдөг.
- Үр ашгийг бууруулж болно.
- Хэтэрхий тохиолдолд энэ нь хүрэлцэх.
Чичиргээ үүсэх
- 1× бүрэлдэхүүн хэсэг: тогтвортой эсвэл удаан өөрчлөгдөж буй радиаль хүчнээс.
- VPF бүрэлдэхүүн хэсэг: даралтын цохилтуудаас.
- Нам давтамж: буцаан урсгал болон бусад тогтворгүй байдлаас.
- Ажиллах цэгээс хамааралтай: урсгалын хурдны өөрчлөлттэй бүх зүйл өөрчлөгдөнө.
Механик стресс
- Мөчлөгт хүчнүүд ядаргаа ачаалал үүсгэдэг.
- Ажлын хүрдний хөвчнүүд даралтын зөрүүгээр стрессдэг.
- Гол нь мушгиа моментуудаас ядаргаа үүсгэдэг.
- Их бие нь даралтын цохилтуудаар стрессдэг.
4. Гидравлик хүчнүүдийг багасгах
BEP-ийн ойролцоо ажиллуулах
- Гидравлик хүчнүүдийг багасгах хамгийн үр дүнтэй стратеги.
- Боломжтой бол BEP урсгалын 80–110% дотор ажиллахыг зорь.
- Радиаль хүчнүүд BEP дээр хамгийн бага байдаг.
- Чичиргээ болон холхивчийн ачаалал нь хамтдаа багасдаг.
Загварын онцлогууд
- Диффузор насоснууд: нэгэн зэрэг сулцуулагчтайгаас илүү тэгш хэмтэй даралтын тархалт.
- Хоёр сулцуулагч: радиал хүчнүүдийг тэнцвэржүүлэх 180°-ийн зайтай хоёр талт хэлбэртэй.
- Завсар нэмэгдүүлэх: хүрдний дамжин өнгөрөх даралтын импульсийг багасгах (зарим үр ашигт зардалтай).
- Хүрдний тоог сонгох: дууны резонансыг зайлсхийхийн тулд сонгогдсон.
Системийн загварчлал
- Үндсэн ачааллын насоснуудад хамгийн бага урсгалын дахин эргэлтийн хамгаалалтыг хангах.
- Бодит ачаалалд тохирсон насосыг зөв хэмжээгээр сонгох, хэт их хэмжээгээр сонгохоос зайлсхийх.
- Оновчтой ажиллах цэгийг хадгалахын тулд хувьсах хурдны хөдөлгүүр ашиглах.
- Урьдчилсан эргэлт ба турбулент байдлыг багасгахын тулд оролтыг загварчлах.
5. Диагностик хэрэглээ
Үр ашгийн муруй ба гидравлик хүчнүүд
- Чичиргээг урсгалын хурдтай харьцуулан график байгуулах.
- Хамгийн бага чичиргээ ихэвчлэн BEP-д эсвэл түүний ойролцоо байдаг.
- Бага урсгалд чичиргээ нэмэгдэх нь өндөр радиал хүчний дохио юм.
- График нь зөвхөн ажиллах мужийг тодорхойлоход тусалдаг.
VPF шинжилгээ
- VPF-ийн далайц нь гидравлик импульсийн эрчмийг илтгэнэ.
- VPF нэмэгдэх нь завсар муудаж байгаа эсвэл ажиллах цэг шилжсэн болохыг илтгэнэ.
- VPF гармоник турбулент, эмх замбараагүй урсгалд чиглэнэ.
Эдгээр гидравлик шинж чанаруудыг цэвэр механик шинж чанараас ялгах нь насосны диагностикын гол асуудал бөгөөд энэ нь тээврийн анализаторын талбайн үнэ цэнээг нь баталдаг. Энэ нь Balanset-1A холхивчийн их бие дээрх чичиргээний спектр 1×, VPF болон бага давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ялгадаг тул инженер өндөр утга нь ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэх (механик засвар) эсвэл ажиллах цэгийн өөрчлөлт (гидравлик) шаардлагатай эсэхийг шийдэх боломжтой — мөн диагностик нь тэнцвэргүйдэлд чиглэсэн тохиолдолд роторыг тэнцвэржүүлж, үр дүнг тэр дор нь шалгах.
6. Хэмжилтийн үзэл баримтлал
Чичиргээ хэмжих байрлалууд
- Холхивчийн их бие: механик болон гидравлик хүчнүүдийг нэгтгэн илрүүлнэ.
- Насосны их бие: гидравлик импульст илүү мэдрэмтгий.
- Соронзон болон гаралтын хоолой: дамжин дамжуулагдсан даралтын импульсийг агуулдаг.
- Олон байрлал: харьцуулах нь гидравлик болон механик эх үүсвэрийг ялгахад тусалдаг.
Даралтын импульсийн хэмжилт
- Соронзон болон гаралтанд даралтын мэдрэгчийг суурилуул.
- Эдгээр нь гидравлик импульсийг шууд хэмждэг.
- Импульсийн өгөгдлийг чичиргээтэй холбох.
- Дууны резонансыг тодорхойлохын тулд хослолыг ашиглах.
Гидравлик хүчнүүд нь насос хэрхэн ажилладагт үндсэн ач холбогдолтой бөгөөд түүний чичиргээ болон ачааллын гол эх үүсвэр юм. Эдгээр хүчнүүд ажиллах нөхцлөөс хамаарч хэрхэн өөрчлөгддөг, чичиргээний спектрийн шинж чанаруудыг таних, хүчнүүдийг бага байлгахын тулд насосыг загварчлах, ажиллуулах — голчлон BEP-ийн ойролцоо ажиллуулах нь үйлдвэрлэлийн үйлчилгээнд найдвартай, урт хугацааны насосны гүйцэтгэлийг хангахад чухал ач холбогдолтой. Эдгээр хүчнүүд үүсгэдэг гэмтлийн талаар илүү гүнзгий мэдээллийг үзнэ үү төвлөрөгч насосны гэмтлүүд ба ажлын хүрдийн гэмтэл.
