Vad är hydrauliska krafter? Pumpvibrationskällor • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är hydrauliska krafter? Pumpvibrationskällor • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är hydrauliska krafter? Vibrationskällor för pumpar

Publicerad av admin på

Förstå hydrauliska krafter i pumpar

Definition: Vad är hydrauliska krafter?

Hydrauliska krafter är krafter som utövas på pumpkomponenter av den strömmande vätskan, inklusive tryckinducerade belastningar på pumphjulsvingar, axialtryck från tryckskillnader, radiella krafter från asymmetriska tryckfördelningar och pulserande krafter från flödesturbulens och växelverkan mellan ving och spiral. Dessa krafter skiljer sig från mekaniska krafter (från obalans, feljustering) genom att de uppstår från förändringar i vätsketryck och momentum, vilket skapar vibration komponenter vid skovelpasseringsfrekvens och relaterade övertoner.

Att förstå hydrauliska krafter är avgörande för pumpens tillförlitlighet eftersom dessa krafter skapar lagerbelastningar, axelnedböjning och vibrationer som varierar med driftsförhållandena (flödeshastighet, tryck, vätskeegenskaper), vilket gör att pumpens beteende skiljer sig från andra roterande maskiner där krafterna huvudsakligen är mekaniska.

Typer av hydrauliska krafter

1. Axial dragkraft (hydraulisk dragkraft)

Nettoaxiell kraft från tryckskillnaden över pumphjulet:

  • Mekanism: Utloppstryck på ena sidan, sugtryck på andra sidan av pumphjulet
  • Riktning: Vanligtvis mot sugsidan (baksidan av impellern)
  • Storlek: Kan väga tusentals kilo även vid måttliga pumpar
  • Effekt: Belastar axiallagret, kan orsaka axiell vibration
  • Varierar med: Flödeshastighet, tryck, impellerdesign

Metoder för dragkraftsbalansering

  • Balanshål: Hål i impellerhöljet utjämnar trycket
  • Bakre vingarna: Vingar på baksidan pumpar vätska för att minska trycket
  • Dubbelsugande impeller: Symmetrisk design som minskar dragkraften
  • Motsatta impeller: Flerstegspumpar med impeller i motsatta riktningar

2. Radiella krafter

Sidkrafter från asymmetrisk tryckfördelning:

Vid bästa effektivitetspunkt (BEP)

  • Tryckfördelning relativt symmetrisk runt impellern
  • Radiella krafter balanseras och utjämnas
  • Minimal radiell nettokraft
  • Lägsta vibrationstillstånd

Av BEP (lågt flöde)

  • Asymmetrisk tryckfördelning i volut
  • Netto radiell kraft mot volut tunga
  • Kraftstorleken ökar när flödet minskar
  • Kan vara 20-40% av impellervikten vid avstängning
  • Skapar 1× vibration från roterande radiell kraft

Av BEP (Högt flöde)

  • Olika asymmetrimönster
  • Radiell kraft finns men vanligtvis mindre än vid lågt flöde
  • Flödetsturbulens adderar slumpmässiga kraftkomponenter

3. Pulsationer vid passering av skovlar

Periodiska tryckpulser när skovlar passerar vattenyta:

  • Frekvens: Antal lameller × varv/min / 60
  • Mekanism: Varje passering av skoveln skapar en tryckpuls
  • Krafter: Verka på pumphjul, spiral och hölje
  • Vibration: Dominant vid skovelpassagefrekvens
  • Storlek: Beror på fritt utrymme, driftpunkt, design

4. Recirkulationskrafter

  • Lågfrekventa instabila krafter från flödesinstabiliteter
  • Förekommer vid mycket låga eller mycket höga flödeshastigheter
  • Frekvenser vanligtvis 0,2–0,8× körhastighet
  • Kan skapa kraftiga lågfrekventa vibrationer
  • Indikerar drift långt ifrån BEP

Effekter på pumpens prestanda

Lagerbelastning

  • Hydrauliska radiella krafter ökar mekaniska belastningar
  • Varierande krafter skapar cyklisk belastning
  • Maximal belastning vid låga flödesförhållanden
  • Lagervalet måste ta hänsyn till hydrauliska belastningar
  • Lagerlivslängd reducerad av hydrauliska krafter (Livslängd ∝ 1/Load³)

Axelnedböjning

  • Radiella krafter avböjer axeln
  • Ändrar tätningsspel och slitringar
  • Kan påverka effektiviteten
  • Extrema fall leder till skav

Vibrationsgenerering

  • 1× Komponent: Från jämn eller långsamt varierande radiell kraft
  • VPF-komponent: Från tryckpulsationer
  • Lågfrekvens: Från recirkulation och instabiliteter
  • Beroende på driftpunkt: Vibrationen varierar med flödeshastigheten

Mekanisk stress

  • Cykliska krafter skapar utmattningsbelastning
  • Impellervingar belastade av tryckskillnader
  • Axelutmattning från böjmoment
  • Höljesspänning från tryckpulsationer

Minimering av hydraulisk kraft

Verka nära BEP

  • Den mest effektiva strategin för att minimera hydrauliska krafter
  • Använd inom 80-110% av BEP-flödet när det är möjligt
  • Minimala radiella krafter vid BEP
  • Minimerade vibrationer och lagerbelastningar

Designfunktioner

  • Diffusorpumpar: Mer symmetrisk tryckfördelning än spiralformad
  • Dubbelvolut: Två vattenhål 180° isär balanserar radiella krafter
  • Ökade frigångar: Minska tryckpulseringar vid passering av lameller (men lägre effektivitet)
  • Val av lamellnummer: Optimera för att undvika akustiska resonanser

Systemdesign

  • Minsta flödesrecirkulation för baslastpumpar
  • Rätt dimensionerad pump för faktisk drift (undvik överdimensionering)
  • Variabel hastighetsdrift för att bibehålla optimal driftspunkt
  • Inloppsdesign som minimerar förvirvel och turbulens

Diagnostisk användning

Prestandakurvor och hydrauliska krafter

  • Diagram över vibration kontra flödeshastighet
  • Minsta vibration vanligtvis vid eller nära BEP
  • Ökande vibrationer vid lågt flöde indikerar höga radiella krafter
  • Guider för val av driftsområde

VPF-analys

  • VPF-amplituden indikerar den hydrauliska pulseringens svårighetsgrad
  • Ökande VPF tyder på försämring av spelrummet eller förskjutning av driftspunkten
  • VPF-övertoner indikerar turbulent, stört flöde

Mätningsöverväganden

Platser för vibrationsmätning

  • Lagerhus: Detektera övergripande mekaniska och hydrauliska krafter
  • Pumphus: Känsligare för hydrauliska pulsationer
  • Sug- och utloppsrör: Tryckpulsationsöverföring
  • Flera platser: Skilj hydrauliska från mekaniska källor

Mätning av tryckpulsering

  • Tryckgivare för sug och utlopp
  • Mät hydrauliska pulsationer direkt
  • Korrelera med vibrationer
  • Identifiera akustiska resonanser

Hydrauliska krafter är grundläggande för pumpdrift och en viktig källa till pumpvibrationer och belastning. Att förstå hur dessa krafter varierar med driftsförhållanden, känna igen deras signaturer i vibrationsspektra och designa/driva pumpar för att minimera hydrauliska krafter genom nära BEP-drift är avgörande för att uppnå tillförlitlig pumpprestanda med lång livslängd i industriella applikationer.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp