Фаҳмидани қувваҳои гидравликӣ дар насосҳо
Қувваҳои гидравликӣ қувваҳое мебошанд, ки моеи ҷорӣ ба компонентҳои насос таъсир мерасонад: борҳои аз фишор ба вуҷуд омада ба пӯлаҳои чархи корӣ, қувваи меҳварӣ аз фарқияти фишор дар тарафҳои чархи корӣ, қувваҳои радиалӣ аз тақсимоти ғайрисимметрии фишор ва қувваҳои палсишавандаи аз турбулентнокии ҷараён ва таъсири мутақобилаи пӯла–вolute пайдо мешаванд. Онҳо аз ҷиҳати асосӣ аз қувваҳои механикии аз номувозинатӣ ё носамтии меҳварҳо ба вуҷуд омада фарқ мекунанд, зеро онҳо аз фишори моеъ ва тағйироти импулс, на аз массаи гардиш пайдо мешаванд — ва дар спектр ҳамчун басомади гузариши парраҳо ва гармоникаҳои ба он алоқаманд зоҳир мешаванд. Фаҳмидани онҳо барои боэътимодии насос муҳим аст: қувваҳои гидравликӣ борҳои подшипник, хамидагии навард ва ларзиш ки бо шароити корӣ — суръати ҷараён, фишор ва хосиятҳои моеъ — тағйир меёбанд, месозанд, ки насосро аз таҷҳизоте, ки қувваҳои онҳо танҳо механикӣ мебошанд, фарқ мекунад.
1. Таъриф: Қувваҳои гидравликӣ чистанд?
Дар насоси идеалӣ моеъ ба ҳар як қисми чархи корӣ ва корпус баробар фишор меовард ва ягона қувваҳое, ки навард эҳсос мекард, механикӣ мебуданд. Воқеият мураккабтар аст. Фишор дар баромад нисбат ба ҷаббиш баландтар аст, он дар атрофи периметри чархи корӣ нобаробар тақсим мешавад ва ҳар дафъае, ки пӯла аз забони корпус мегузарад, палс мекунад. Ҷамъи ин таъсирот маҷмӯи борҳои устувор, оҳиста-тағйирёбанда ва тез-палсшаванда аст, ки ба ротор ва сохтор таъсир мерасонанд. Муҳимтарини он, андозаи онҳо вобаста аст ба нуқтае, ки насос дар хатти худ кор мекунад — ҳақиқате, ки ба муҳандиси ташхисӣ асбоби қавӣ медиҳад, зеро тағйир додани ҷараён қувваҳоро тағйир медиҳад.
2. Намудҳои қувваҳои гидравликӣ
2.1 Қувваи меҳварӣ (қувваи гидравликӣ)
Қувваи меҳварии холис, ки аз фарқияти фишор дар тарафҳои чархи корӣ ба вуҷуд меояд:
- Механизм: фишори баромад ба як тарафи чархи корӣ, фишори ҷаббиш ба тарафи дигар таъсир мерасонад.
- Самт: одатан ба сӯи ҷаббиш (қафоии чархи корӣ).
- Бузургӣ: ҳатто дар насосҳои андозаи миёна метавонад ба ҳазорон фунт қувва расад.
- Таъсир: бор мекунад подшипники меҳварӣ ва метавонад боис шавад ларзиши меҳварӣ.
- Бо инҳо тағйир меёбад: суръати ҷараён, фишор ва тарҳи чархи корӣ.
Усулҳои мувозинаткунии қувваи меҳварӣ
- Сӯрохҳои мувозинаткунанда: сӯрохҳо аз тарафи чархи корӣ, ки фишорро дар он баробар мекунанд.
- Пӯлаҳои қафоӣ: пӯлаҳо дар қафоии чархи корӣ, ки моеъро ба берун мефиристанд, то фишори тарафи қафоиро паст кунанд.
- Чархи кории ду-ҷаббишӣ: тарҳи симметрӣ, ки дар он ду тараф қувваи меҳварии якдигарро нест мекунанд.
- Чархи кории муқобил: насосҳои бисёрмарҳилае, ки чархи корӣҳо ба самтҳои муқобил рӯй кардаанд.
2.2 Қувваҳои радиалӣ
Қувваҳои паҳлӯие, ки аз тақсимоти ғайрисимметрии фишор дар атрофи чархи корӣ ба вуҷуд меоянд:
Дар нуқтаи самаранокии беҳтарин (BEP)
- Тақсимоти фишор дар атрофи чархи корӣ нисбатан симметрӣ аст.
- Қувваҳои радиалӣ мувозинат шуда, асосан нест мешаванд.
- Қувваи радиалии холис минималӣ аст.
- Ин шароити пасттарини ларзиш аст.
Дур аз BEP — ҷараёни паст
- Тақсимоти фишор дар volute ғайрисимметрӣ мешавад.
- Қувваи радиалии холис ба сӯи забони volute (cutwater) пайдо мешавад.
- Андозаи он бо паст шудани ҷараён афзоиш меёбад.
- Дар ҳолати баста метавонад ба 20–40% вазни чархи корӣ расад.
- Қувваи радиалии гардиш ҳамчун ларзиши 1× зоҳир мешавад.
Дур аз BEP — ҷараёни баланд
- Намунаи дигари ғайрисимметрӣ пайдо мешавад.
- Қувваи радиалӣ мавҷуд аст, аммо одатан аз ҷараёни паст хурдтар аст.
- Турбулентнокии ҷараён компонентҳои тасодуфии қувваро илова мекунад.
2.3 Палсҳои гузариши пӯла
Импулсҳои даврии фишор, ки ҳангоми гузаштани ҳар як пирях аз назди забони корпус (cutwater) ба вуҷуд меоянд:
- Басомад: шумораи пиряхҳо × RPM / 60.
- Механизм: гузашти ҳар як пирях аз назди забон импулси фишорро ба вуҷуд меорад.
- Қувваҳо: ба чархи корӣ, спирал (volute) ва корпус таъсир мерасонанд.
- Ларзиш: дар басомади гузариши пиряхҳо (vane passing frequency) бартарӣ доранд.
- Бузургӣ: вобаста ба холигии забони корпус (cutwater clearance), нуқтаи корӣ ва тарроҳӣ.
2.4 Қувваҳои бозгаштӣ (Recirculation forces)
- Қувваҳои басомади паст ва ноустувор аз ноустувории ҷараён.
- Дар суръатҳои ҷараёни хеле паст — ва баъзан хеле баланд — рух медиҳанд.
- Басомадҳо одатан 0.2–0.8× суръати гардиш, дар субсинхронӣ банд.
- Метавонанд ларзиши басомади пастро ба вуҷуд оранд.
- Аломати равшани кор кардан дур аз нуқтаи самараноки беҳтарин (BEP) — бинед бозгардонӣ (рециркулятсия).
3. Таъсир ба кори насос
Сарбории подшипникҳо
- Қувваҳои гидравликии радиалӣ ба сарбориҳои механикӣ ба подшипникҳо илова мешаванд.
- Қувваҳои тағйирёбанда сарбории даврӣ-даврӣ (cyclic loading)-ро таъсир мерасонанд.
- Сарборӣ дар шароити ҷараёни паст вазнинтарин аст.
- Интихоби подшипник бояд компонентҳои гидравликиро ба назар гирад.
- Умри подшипник бо сарборӣ тез меафтад (умр ба 1/сарборӣ³ мутаносиб аст), бинобар ин Ҳисоби умри подшипник L10 метавонад нишон диҳад, ки қувваи радиалии ҷараёни паст чӣ қадар умри хизматро кӯтоҳ мекунад.
Хамидагии навард (Shaft deflection)
- Қувваҳои радиалӣ навардро хам мекунанд.
- Ин холигии муҳрҳо ва васлкунии ҳалқаҳои фарсоишро тағйир медиҳад.
- Ин метавонад самаранокиро коҳиш диҳад.
- Дар ҳолатҳои шадид он ба тамос.
Ҳосилшавии ларзиш
- компоненти 1×: аз қувваи радиалии устувор ё суст тағйирёбанда.
- Компоненти VPF: аз импулсҳои фишор.
- Басомади паст: аз бозгашт (recirculation) ва дигар ноустувориҳо.
- Вобаста ба нуқтаи корӣ: тасвири умумӣ бо суръати ҷараён тағйир меёбад.
Шиддати механикӣ
- Қувваҳои даврӣ хастагӣ сарбориро таъсир мерасонанд.
- Пиряхҳои чархи корӣ аз фарқияти фишор шиддат мебинанд.
- Навард аз лаҳзаҳои хамшавӣ хастагӣ мебинад.
- Корпус аз импулсҳои фишор шиддат мебинад.
4. Кам кардани қувваҳои гидравликӣ
Кор кардан наздикии BEP
- Ягона стратегияи самараноктарин барои кам кардани қувваҳои гидравликӣ.
- Кӯшиш кунед, ки дар ҳолати имконпазир дар дохили 80–110% ҷараёни BEP кор кунед.
- Қувваҳои радиалӣ дар BEP ба ҳадди ақал мерасанд.
- Ларзиш ва сарбории подшипникҳо якҷоя кам карда мешаванд.
Хусусиятҳои тарроҳӣ
- Насосҳои диффузорӣ: тақсимоти симметрӣтари фишор нисбат ба спирали ягона.
- Волутаи дугона: ду забони волута (cutwater) дар масофаи 180° ҷойгир, ки қувваҳои радиалӣ-ро мувозинат мекунанд.
- Афзоиши холигиҳо: импулсҳои фишори гузариши пирях-ро коҳиш медиҳанд (ба ҳисоби баъзе самаранокӣ).
- Интихоби шумораи пиряхҳо: барои пешгирии резонансҳои акустикӣ интихоб мешавад.
Тарроҳии система
- Ҳифзи гардиши минималии ҷараёнро барои насосҳои боргузории асосӣ таъмин кунед.
- Насосро барои вазифаи воқеӣ дуруст андозагирӣ кунед ва аз ҳад зиёд андозагирӣ худдорӣ кунед.
- Барои нигоҳ доштани нуқтаи оптималии корӣ аз приводи суръати тағйирёбанда истифода баред.
- Даромадро барои кам кардани пеш-гардиш ва турбулентӣ тарроҳӣ кунед.
5. Истифодаи ташхисӣ
Хатҳои иҷроӣ ва қувваҳои гидравликӣ
- Ларзишро нисбат ба суръати ҷараён график кунед.
- Ларзиши минималӣ одатан дар нуқтаи беҳтарини самаранокӣ (BEP) ё наздики он аст.
- Афзоиши ларзиш дар ҷараёни паст қувваҳои радиалии баландро нишон медиҳад.
- График ба муайян кардани диапазони мантиқии корӣ кӯмак мекунад.
Таҳлили басомади гузариши пирях (VPF)
- Амплитудаи VPF шиддати пульсатсияи гидравликиро нишон медиҳад.
- Афзоиши VPF нишондиҳандаи паст шудани холигиҳо ё тағйири нуқтаи корӣ аст.
- VPF гармоникаҳо ба ҷараёни турбулентӣ ва халалдор ишора мекунанд.
Ҷудо кардани ин аломатҳои гидравликӣ аз онҳое, ки комилан механикӣ мебошанд, калиди ташхиси насос аст ва дар ин ҷост, ки таҳлилгари мобилӣ арзиши худро дар майдон исбот мекунад. Он Balanset-1A ро сабт мекунад спектри вибратсия дар корпусҳои подшипникҳо ва компонентҳои 1×, VPF ва басомади пастро ҷудо мекунад, то муҳандис қарор диҳад, ки оё хондани баланд талаб мекунад балансировка дар ҷои кор (табобати механикӣ) ё тағйири нуқтаи корӣ (яке гидравликӣ) — ва агар ташхис ба номувозинатӣ ишора кунад, роторро мувозинат кунед ва натиҷаро дар ҷой тасдиқ намоед.
6. Дидгоҳҳои ченкунӣ
Ҷойҳои ченкунии ларзиш
- Корпусҳои подшипник: қувваҳои механикӣ ва гидравликии комбинатсияшударо муайян мекунанд.
- Корпуси насос: ба пульсатсияҳои гидравликӣ ҳассостар аст.
- Лӯлаҳои даромад ва баромад: импулсҳои фишори интиқолшударо интиқол медиҳанд.
- Ҷойҳои зиёд: муқоисаи онҳо ба фарқ кардани манбаъҳои гидравликӣ аз механикӣ кӯмак мекунад.
Ченкунии импулсҳои фишор
- Трансдюсерҳои фишорро дар даромад ва баромад насб кунед.
- Инҳо пульсатсияҳои гидравликиро бевосита чен мекунанд.
- Маълумоти пульсатсияро бо ларзиш мувофиқат диҳед.
- Барои муайян кардани резонансҳои акустикӣ аз комбинатсия истифода баред.
Қувваҳои гидравликӣ барои кори насос асосӣ мебошанд ва манбаи асосии ларзиш ва боргузории онро ташкил медиҳанд. Фаҳмидани он ки ин қувваҳо чӣ гуна бо шароити корӣ тағйир меёбанд, шинохтани аломатҳои онҳо дар спектри ларзиш ва тарроҳӣ ва истифодаи насосҳо барои нигоҳ доштани қувваҳо дар сатҳи паст — асосан бо кор кардан дар наздикии BEP — барои ба даст овардани иҷроиши боэътимод ва дарозумри насос дар хизмати саноатӣ муҳим аст. Барои пӯшиши амиқтар оид ба нуқсонҳое, ки ин қувваҳо ба вуҷуд меоранд, бинед нуқсонҳои насоси марказгурез ва нуқсонҳои чархи корӣ.
