Ce sunt forțele hidraulice? Surse de vibrații ale pompelor • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare Ce sunt forțele hidraulice? Surse de vibrații ale pompelor • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare

Ce sunt forțele hidraulice? Surse de vibrații ale pompei

Publicat de admin pe

Înțelegerea forțelor hidraulice în pompe

Definiție: Ce sunt forțele hidraulice?

Forțe hidraulice sunt forțe exercitate asupra componentelor pompei de către lichidul care curge, inclusiv sarcinile induse de presiune asupra palelor rotorului, împingerea axială din diferențele de presiune, forțele radiale din distribuțiile asimetrice de presiune și forțele pulsatorii din turbulența curgerii și interacțiunea paletă-volută. Aceste forțe sunt distincte de forțele mecanice (de la dezechilibra, nealiniere) prin faptul că apar din schimbările de presiune și impuls ale fluidelor, creând vibrații componente la frecvența de trecere a paletei și armonicele aferente.

Înțelegerea forțelor hidraulice este esențială pentru fiabilitatea pompei, deoarece aceste forțe creează sarcini pe lagăre, deformarea arborelui și vibrații care variază în funcție de condițiile de funcționare (debit, presiune, proprietăți ale fluidului), ceea ce face ca comportamentul pompei să fie diferit de cel al altor mașini rotative unde forțele sunt în principal mecanice.

Tipuri de forțe hidraulice

1. Împingere axială (împingere hidraulică)

Forța axială netă din diferența de presiune pe rotor:

  • Mecanism: Presiune de refulare pe o parte, presiune de aspirație pe cealaltă parte a rotorului
  • Direcţie: De obicei spre aspirație (partea din spate a rotorului)
  • Magnitudine: Poate cântări mii de kilograme chiar și cu pompe moderate
  • Efect: Sarcini la rulmentul axial, poate cauza vibrații axiale
  • Variază cu: Debit, presiune, designul rotorului

Metode de echilibrare a tracțiunii

  • Găuri de echilibru: Găuri în carcasa rotorului care egalizează presiunea
  • Palete spate: Palete pe partea din spate care pompează fluid pentru a reduce presiunea
  • Rotoare cu dublă aspirație: Design simetric care anulează tracțiunea
  • Rotoare opuse: Pompe multietajate cu rotoare orientate în direcții opuse

2. Forțe radiale

Forțe laterale din distribuția asimetrică a presiunii:

La punctul de cea mai bună eficiență (BEP)

  • Distribuția presiunii este relativ simetrică în jurul rotorului
  • Forțe radiale echilibrate și anulate
  • Forță radială netă minimă
  • Condiții cu vibrații minime

BEP oprit (debit scăzut)

  • Distribuție asimetrică a presiunii în volută
  • Forța radială netă spre limba volutei
  • Magnitudinea forței crește pe măsură ce debitul scade
  • Greutatea rotorului poate fi de 20-40% la oprire
  • Creează o vibrație de 1× din cauza forței radiale de rotație

BEP oprit (debit ridicat)

  • Model de asimetrie diferit
  • Forța radială este prezentă, dar de obicei mai mică decât la debit redus
  • Turbulența fluxului adaugă componente aleatorii ale forței

3. Pulsații la trecerea paletelor

Impulsuri periodice de presiune pe măsură ce paletele trec prin canalizare:

  • Frecvenţă: Număr de palete × RPM / 60
  • Mecanism: Fiecare trecere a paletei creează un impuls de presiune
  • Forțe: Acționează asupra rotorului, volutei și carcasei
  • Vibrații: Dominant la frecvența de trecere a paletei
  • Magnitudine: Depinde de distanța dintre obiecte, punctul de funcționare, design

4. Forțe de recirculare

  • Forțe instabile de joasă frecvență provenite din instabilitățile de curgere
  • Apar la debite foarte mici sau foarte mari
  • Frecvențe de obicei 0,2-0,8× viteza de rulare
  • Poate crea vibrații puternice de joasă frecvență
  • Indică funcționarea departe de BEP

Efecte asupra performanței pompei

Încărcarea rulmentului

  • Forțele radiale hidraulice se adaugă la sarcinile mecanice
  • Forțele variabile creează încărcări ciclice
  • Încărcare maximă în condiții de debit redus
  • Alegerea rulmenților trebuie să țină cont de sarcinile hidraulice
  • Durata de viață a rulmentului redusă de forțele hidraulice (Durata de viață ∝ 1/Sarcină³)

Deformarea arborelui

  • Forțele radiale deviază arborele
  • Modifică jocurile de etanșare și inelele de uzură
  • Poate afecta eficiența
  • Cazurile extreme duc la frecare

Generarea vibrațiilor

  • 1× Componentă: Din forța radială constantă sau cu variație lentă
  • Componentă VPF: Din pulsațiile de presiune
  • Frecvență joasă: Din recirculare și instabilități
  • Dependent de punctul de funcționare: Vibrațiile variază în funcție de debit

Stres mecanic

  • Forțele ciclice creează încărcări de oboseală
  • Paletele rotorului sunt solicitate de diferențele de presiune
  • Oboseala arborelui din cauza momentelor de încovoiere
  • Tensiunea carcasei din cauza pulsațiilor de presiune

Minimizarea forței hidraulice

Operați în apropierea BEP-ului

  • Cea mai eficientă strategie pentru minimizarea forțelor hidraulice
  • Funcționați în limita a 80-110% față de debitul BEP, atunci când este posibil
  • Forțe radiale minime la BEP
  • Vibrații și sarcini la rulmenți reduse la minimum

Caracteristici de design

  • Pompe difuzoare: Distribuție a presiunii mai simetrică decât voluta
  • Volută dublă: Două semnale la 180° distanță echilibrează forțele radiale
  • Distanțe sporite: Reduce pulsațiile presiunii la trecerea paletelor (dar scade eficiența)
  • Selectarea numărului paletei: Optimizați pentru a evita rezonanțele acustice

Proiectare sistem

  • Recircularea debitului minim pentru pompele de bază
  • Pompă dimensionată corespunzător pentru funcționarea reală (evitați supradimensionarea)
  • Acționare cu viteză variabilă pentru menținerea punctului optim de funcționare
  • Designul admisiei minimizează pre-turbulența și turbulența

Utilizare diagnostică

Curbe de performanță și forțe hidraulice

  • Grafic vibrații în funcție de debit
  • Vibrații minime, de obicei la sau aproape de BEP
  • Creșterea vibrațiilor la debit redus indică forțe radiale ridicate
  • Ghidează selecția intervalului de funcționare

Analiza VPF

  • Amplitudinea VPF indică severitatea pulsațiilor hidraulice
  • Creșterea VPF sugerează degradarea jocului sau deplasarea punctului de funcționare
  • Armonicile VPF indică un flux turbulent, perturbat

Considerații privind măsurarea

Locații de măsurare a vibrațiilor

  • Carcase de rulmenți: Detectează forțele mecanice și hidraulice generale
  • Carcasa pompei: Mai sensibil la pulsațiile hidraulice
  • Conducte de aspirație și refulare: Transmisia pulsațiilor de presiune
  • Locații multiple: Distingeți sursele hidraulice de cele mecanice

Măsurarea pulsațiilor de presiune

  • Traductoare de presiune în aspirație și refulare
  • Măsurați direct pulsațiile hidraulice
  • Corelați cu vibrațiile
  • Identificați rezonanțele acustice

Forțele hidraulice sunt fundamentale pentru funcționarea pompelor și o sursă majoră de vibrații și încărcare a pompelor. Înțelegerea modului în care aceste forțe variază în funcție de condițiile de funcționare, recunoașterea semnăturilor lor în spectrele de vibrații și proiectarea/operarea pompelor pentru a minimiza forțele hidraulice prin funcționare aproape de BEP sunt esențiale pentru obținerea unor performanțe fiabile și de lungă durată ale pompelor în aplicații industriale.

← Înapoi la indexul principal

Categorii:
WhatsApp