Wat zijn hydraulische krachten? Trillingsbronnen van pompen • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat zijn hydraulische krachten? Trillingsbronnen van pompen • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat zijn hydraulische krachten? Bronnen van pomptrillingen

Gepubliceerd door admin op

Inzicht in hydraulische krachten in pompen

Definitie: Wat zijn hydraulische krachten?

Hydraulische krachten Zijn krachten die door de stromende vloeistof op pompcomponenten worden uitgeoefend, waaronder drukbelastingen op waaierbladen, axiale stuwkracht door drukverschillen, radiale krachten door asymmetrische drukverdelingen en pulserende krachten door stromingsturbulentie en de interactie tussen schoepen en spiraal. Deze krachten onderscheiden zich van mechanische krachten (van onevenwicht, verkeerde uitlijning) doordat ze ontstaan door veranderingen in de vloeistofdruk en het momentum, waardoor trillingen componenten bij vaanpassingsfrequentie en bijbehorende harmonischen.

Kennis van hydraulische krachten is essentieel voor de betrouwbaarheid van pompen, omdat deze krachten lagerbelastingen, asdoorbuiging en trillingen veroorzaken die variëren afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden (stroomsnelheid, druk, vloeistofeigenschappen). Hierdoor verschilt het gedrag van pompen van dat van andere roterende machines, waarbij de krachten voornamelijk mechanisch van aard zijn.

Soorten hydraulische krachten

1. Axiale stuwkracht (hydraulische stuwkracht)

Netto axiale kracht door drukverschil over de waaier:

  • Mechanisme: Persdruk aan de ene kant, zuigdruk aan de andere kant van de waaier
  • Richting: Meestal richting zuiging (achterkant van waaier)
  • Grootte: Kan duizenden kilo's bedragen, zelfs bij matige pompen
  • Effect: Belastingen axiaal lager, kan veroorzaken axiale trilling
  • Varieert met: Stroomsnelheid, druk, waaierontwerp

Methoden voor stuwkrachtbalancering

  • Balansgaten: Gaten in de waaiermantel zorgen voor drukvereffening
  • Achtervleugels: Schoepen aan de achterkant pompen vloeistof om de druk te verlagen
  • Dubbelzuigende waaiers: Symmetrisch ontwerp dat stuwkracht neutraliseert
  • Tegenover elkaar geplaatste waaiers: Meertrapspompen met waaiers die in tegengestelde richting wijzen

2. Radiale krachten

Zijwaartse krachten door asymmetrische drukverdeling:

Op het beste efficiëntiepunt (BEP)

  • Drukverdeling relatief symmetrisch rond waaier
  • Radiale krachten in evenwicht en heffen elkaar op
  • Minimale netto radiale kracht
  • Laagste trillingsconditie

Uit BEP (Lage Stroom)

  • Asymmetrische drukverdeling in het slakkenhuis
  • Netto radiale kracht richting voluuttong
  • De krachtgrootte neemt toe naarmate de stroming afneemt
  • Kan 20-40% van het waaiergewicht bij afsluiting zijn
  • Creëert 1× trilling door roterende radiale kracht

Uit BEP (Hoge Stroom)

  • Verschillend asymmetriepatroon
  • Radiale kracht aanwezig, maar doorgaans minder dan bij lage stroming
  • Stromingsturbulentie voegt willekeurige krachtcomponenten toe

3. Vleugelpassagepulsaties

Periodieke drukpulsen wanneer de schoepen de waterkering passeren:

  • Frequentie: Aantal schoepen × RPM / 60
  • Mechanisme: Elke passerende schoep creëert een drukpuls
  • Krachten: Werking op waaier, spiraal en behuizing
  • Trilling: Dominant bij de vaanpassingsfrequentie
  • Grootte: Hangt af van de speling, het werkpunt en het ontwerp

4. Recirculatiekrachten

  • Laagfrequente onstabiele krachten door stromingsinstabiliteiten
  • Komen voor bij zeer lage of zeer hoge stroomsnelheden
  • Frequenties typisch 0,2-0,8× loopsnelheid
  • Kan ernstige laagfrequente trillingen veroorzaken
  • Geeft aan dat de werking ver van BEP is

Effecten op de pompprestaties

Lagerbelasting

  • Hydraulische radiale krachten dragen bij aan mechanische belastingen
  • Wisselende krachten creëren cyclische belasting
  • Maximale belasting bij lage stromingsomstandigheden
  • Bij de keuze van het lager moet rekening worden gehouden met hydraulische belastingen
  • Lagerlevensduur verkort door hydraulische krachten (Levensduur ∝ 1/Belasting³)

Asafbuiging

  • Radiale krachten buigen de as af
  • Verandert afdichtingsspelingen en slijtringen
  • Kan de efficiëntie beïnvloeden
  • Extreme gevallen leiden tot wrijvingen

Trillingsgeneratie

  • 1× Onderdeel: Van een constante of langzaam variërende radiale kracht
  • VPF-component: Van drukpulsaties
  • Lage frequentie: Van recirculatie en instabiliteiten
  • Afhankelijk van het werkpunt: Trillingen variëren met de stroomsnelheid

Mechanische spanning

  • Cyclische krachten creëren vermoeiingsbelasting
  • Waaierschoepen onder druk door drukverschillen
  • Vermoeidheid van de as door buigmomenten
  • Behuizingsspanning door drukpulsaties

Minimalisatie van hydraulische kracht

Werken in de buurt van BEP

  • Meest effectieve strategie voor het minimaliseren van hydraulische krachten
  • Werk indien mogelijk binnen 80-110% van de BEP-stroom
  • Radiale krachten minimaal bij BEP
  • Trillingen en lagerbelastingen geminimaliseerd

Ontwerpkenmerken

  • Diffuserpompen: Meer symmetrische drukverdeling dan volute
  • Dubbele voluut: Twee voorbruggen op 180° van elkaar balanceren radiale krachten
  • Verhoogde speling: Verminder de drukpulsaties van de schoepen (maar verlaag de efficiëntie)
  • Selectie van vaannummer: Optimaliseren om akoestische resonanties te vermijden

Systeemontwerp

  • Minimale recirculatie voor basislastpompen
  • Pomp met de juiste afmetingen voor het werkelijke gebruik (vermijd overdimensionering)
  • Variabele snelheidsaandrijving om het optimale werkpunt te behouden
  • Inlaatontwerp minimaliseert voorwerveling en turbulentie

Diagnostisch gebruik

Prestatiecurven en hydraulische krachten

  • Trillingen versus stroomsnelheid uitzetten
  • Minimale trillingen meestal op of nabij BEP
  • Toenemende trillingen bij lage stroming duiden op hoge radiale krachten
  • Gidsen voor de selectie van het werkbereik

VPF-analyse

  • De VPF-amplitude geeft de ernst van de hydraulische pulsatie aan
  • Een toenemende VPF duidt op een afname van de speling of een verschuiving van het werkpunt
  • VPF-harmonischen duiden op turbulente, verstoorde stroming

Meetoverwegingen

Locaties voor trillingsmeting

  • Lagerhuizen: Detecteer algemene mechanische en hydraulische krachten
  • Pompbehuizing: Gevoeliger voor hydraulische pulsaties
  • Zuig- en persleidingen: Drukpulsatie-overdracht
  • Meerdere locaties: Onderscheid hydraulische van mechanische bronnen

Drukpulsatiemeting

  • Druktransducers in zuig- en persleiding
  • Hydraulische pulsaties direct meten
  • Correleren met trillingen
  • Akoestische resonanties identificeren

Hydraulische krachten zijn essentieel voor de werking van pompen en vormen een belangrijke bron van trillingen en belasting. Inzicht in hoe deze krachten variëren afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, het herkennen van hun kenmerken in trillingsspectra en het ontwerpen en bedienen van pompen om de hydraulische krachten te minimaliseren door middel van bijna-BEP-werking, zijn essentieel voor het bereiken van betrouwbare pompprestaties met een lange levensduur in industriële toepassingen.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp