Kaj so hidravlične sile? Viri vibracij črpalk • Prenosni uravnotežnik, analizator vibracij "Balanset" za dinamično uravnoteženje drobilnikov, ventilatorjev, mulčerjev, polžev na kombajnih, gredi, centrifug, turbin in mnogih drugih rotorjev Kaj so hidravlične sile? Viri vibracij črpalk • Prenosni uravnotežnik, analizator vibracij "Balanset" za dinamično uravnoteženje drobilnikov, ventilatorjev, mulčerjev, polžev na kombajnih, gredi, centrifug, turbin in mnogih drugih rotorjev

Kaj so hidravlične sile? Viri vibracij črpalke

Objavil admin na

Razumevanje hidravličnih sil v črpalkah

Definicija: Kaj so hidravlične sile?

Hidravlične sile so sile, ki jih na komponente črpalke izvaja tekoča tekočina, vključno z obremenitvami lopatic rotorja, ki jih povzroča tlak, aksialnim potiskom zaradi tlačnih razlik, radialnimi silami zaradi asimetričnih porazdelitev tlaka in pulzirajočimi silami zaradi turbulence toka in interakcije med lopaticami in spiralno komoro. Te sile se razlikujejo od mehanskih sil (od neravnovesje, neusklajenost) saj nastanejo zaradi sprememb tlaka tekočine in gibalne količine, kar ustvarja vibracije komponente pri frekvenca prehoda lopatic in sorodne harmonike.

Razumevanje hidravličnih sil je bistvenega pomena za zanesljivost črpalke, saj te sile ustvarjajo obremenitve ležajev, odklon gredi in vibracije, ki se spreminjajo glede na obratovalne pogoje (pretok, tlak, lastnosti tekočine), zaradi česar se delovanje črpalke razlikuje od drugih vrtljivih strojev, kjer so sile predvsem mehanske.

Vrste hidravličnih sil

1. Aksialni potisk (hidravlični potisk)

Neto aksialna sila zaradi tlačne razlike na rotorju:

  • Mehanizem: Izpustni tlak na eni strani, sesalni tlak na drugi strani rotorja
  • Smer: Običajno proti sesanju (zadnji del rotorja)
  • Magnituda: Lahko tehta na tisoče funtov tudi v zmernih črpalkah
  • Učinek: Obremenitve aksialnega ležaja lahko povzročijo aksialne vibracije
  • Odvisno od: Pretok, tlak, zasnova rotorja

Metode uravnoteženja potiska

  • Ravnovesne luknje: Luknje v ohišju rotorja izenačujejo tlak
  • Zadnje lopatice: Lopatice na zadnji strani črpajo tekočino za zmanjšanje tlaka
  • Dvojno sesalni rotorji: Simetrična zasnova, ki odpravlja potisk
  • Nasprotna rotorja: Večstopenjske črpalke z rotorji, obrnjenimi v nasprotne smeri

2. Radialne sile

Bočne sile zaradi asimetrične porazdelitve tlaka:

Na točki največje učinkovitosti (BEP)

  • Porazdelitev tlaka je relativno simetrična okoli rotorja
  • Radialne sile se uravnotežijo in izničijo
  • Minimalna neto radialna sila
  • Najnižje vibracije

Izklopljeno BEP (nizek pretok)

  • Asimetrična porazdelitev tlaka v voluti
  • Neto radialna sila proti spiralnemu jezičku
  • Velikost sile se povečuje z zmanjšanjem pretoka
  • Teža rotorja ob izklopu je lahko 20-40%
  • Ustvari 1× vibracijo zaradi vrteče se radialne sile

Izklopljeno BEP (visok pretok)

  • Različni asimetrični vzorci
  • Radialna sila je prisotna, vendar običajno manjša kot pri nizkem pretoku
  • Turbulenca toka dodaja naključne komponente sile

3. Pulzacije pri prehodu skozi lopatice

Periodični tlačni impulzi, ko lopatice prehajajo skozi vodotok:

  • Pogostost: Število lopatic × vrtljaji na minuto / 60
  • Mehanizem: Vsak prehod lopatice ustvari tlačni impulz
  • Sile: Delujte na rotor, spiralo in ohišje
  • Vibracije: Prevladujoča pri frekvenci prehoda lopatic
  • Magnituda: Odvisno od zračnosti, delovne točke, zasnove

4. Recirkulacijske sile

  • Nizkofrekvenčne nestacionarne sile zaradi nestabilnosti toka
  • Pojavljajo se pri zelo nizkih ali zelo visokih pretokih
  • Frekvence so običajno 0,2–0,8 × hitrost teka
  • Lahko povzroči močne nizkofrekvenčne vibracije
  • Označuje delovanje daleč od BEP

Vpliv na delovanje črpalke

Obremenitev ležaja

  • Hidravlične radialne sile povečajo mehanske obremenitve
  • Spreminjajoče se sile ustvarjajo ciklično obremenitev
  • Največja obremenitev pri nizkem pretoku
  • Izbira ležaja mora upoštevati hidravlične obremenitve
  • Življenjska doba ležaja, zmanjšana zaradi hidravličnih sil (življenjska doba ∝ 1/obremenitev³)

Upogib gredi

  • Radialne sile odbijajo gred
  • Spremeni zračnost tesnil in obrabne obroče
  • Lahko vpliva na učinkovitost
  • Ekstremni primeri vodijo do drgnjenja

Generiranje vibracij

  • 1× Komponenta: Od stalne ali počasi spreminjajoče se radialne sile
  • Komponenta VPF: Zaradi pulziranja tlaka
  • Nizka frekvenca: Zaradi recirkulacije in nestabilnosti
  • Odvisno od delovne točke: Vibracije se spreminjajo glede na pretok

Mehanska obremenitev

  • Ciklične sile ustvarjajo utrujenostno obremenitev
  • Lopatice rotorja so obremenjene zaradi tlačnih razlik
  • Utrujanje gredi zaradi upogibnih momentov
  • Napetost ohišja zaradi tlačnih pulzacij

Zmanjšanje hidravlične sile

Delujte v bližini BEP

  • Najučinkovitejša strategija za zmanjšanje hidravličnih sil
  • Kadar je mogoče, delajte znotraj 80-110% pretoka BEP
  • Minimalne radialne sile pri BEP
  • Zmanjšane vibracije in obremenitve ležajev

Značilnosti oblikovanja

  • Difuzorske črpalke: Bolj simetrična porazdelitev tlaka kot voluta
  • Dvojna spirala: Dva rezalnik vode, ki sta med seboj oddaljena za 180°, uravnotežita radialne sile
  • Povečane razdalje: Zmanjšajte pulzacije tlaka, ki prehajajo skozi lopatice (vendar zmanjšajte učinkovitost)
  • Izbira števila lopatic: Optimizirajte, da se izognete akustičnim resonancem

Zasnova sistema

  • Minimalni recirkulacijski pretok za črpalke z osnovno obremenitvijo
  • Pravilno dimenzionirana črpalka za dejansko delovanje (izogibajte se preveliki velikosti)
  • Pogon s spremenljivo hitrostjo za vzdrževanje optimalne delovne točke
  • Zasnova dovoda zmanjšuje predhodno vrtinčenje in turbulenco

Diagnostična uporaba

Krivulje delovanja in hidravlične sile

  • Prikaz vibracij v primerjavi s pretokom
  • Minimalne vibracije običajno na ali blizu BEP
  • Naraščajoče vibracije pri nizkem pretoku kažejo na visoke radialne sile
  • Izbira delovnega območja vodnikov

Analiza VPF

  • Amplituda VPF kaže na resnost hidravličnih pulzacij
  • Povečanje VPF kaže na poslabšanje zračnosti ali premik delovne točke
  • VPF harmoniki kažejo na turbulenten, moten tok

Premisleki glede merjenja

Lokacije za merjenje vibracij

  • Ohišja ležajev: Zaznavanje celotnih mehanskih in hidravličnih sil
  • Ohišje črpalke: Bolj občutljiv na hidravlične pulzacije
  • Sesalne in tlačne cevi: Prenos pulziranja tlaka
  • Več lokacij: Razlikujte hidravlične od mehanskih virov

Merjenje pulziranja tlaka

  • Tlačni pretvorniki v sesalnem in tlačnem delu
  • Neposredno merjenje hidravličnih pulzacij
  • Korelacija z vibracijami
  • Prepoznavanje akustičnih resonanc

Hidravlične sile so temeljnega pomena za delovanje črpalke in glavni vir vibracij in obremenitev črpalke. Razumevanje, kako se te sile spreminjajo glede na obratovalne pogoje, prepoznavanje njihovih značilnosti v vibracijskih spektrih in načrtovanje/upravljanje črpalk za zmanjšanje hidravličnih sil z delovanjem blizu najboljšega izkoristka (BEP), so bistveni za doseganje zanesljivega in dolgotrajnega delovanja črpalk v industrijskih aplikacijah.

← Nazaj na glavno kazalo

Kategorije:
WhatsApp