Nasosdagi Gidravlik Kuchlarni Tushunish
Gidravlik kuchlar oqayotgan suyuqlikning nasosning ishchi elementlariga ta'sir etuvchi kuchlaridir: krylchadagi qanot vanalariga bosim ta'sirida yuzaga keladigan yuklamalar, krylcha bo'ylab bosim farqidan kelib chiqadigan o'q bo'yicha surish, nosimmetrik bosim taqsimotidan kelib chiqadigan radial kuchlar va oqim turbulentligi va qanot-volut o'zaro ta'siri. Ular mexanik kuchlardan tubdan farq qiladi, chunki unbalance or misalignment, chunki ular aylanuvchi massa emas, balki suyuqlik bosimi va impuls o'zgarishlaridan kelib chiqadi — va ular spektrda o'zini namoyon etadi qanotlar o'tish chastotasi va unga bog'liq garmoniklar sifatida. Ularni tushunish nasos ishonchliligini ta'minlash uchun muhimdir: gidravlik kuchlar podshipnik yuklamalarini, val egilishini va vibration ish sharoitlariga — oqim tezligi, bosim va suyuqlik xususiyatlariga — qarab o'zgaradigan holatlarga olib keladi, bu esa nasosni kuchlari sof mexanik bo'lgan mashinalardan tubdan farq qilib tutishga majbur qiladi.
1. Ta'rif: Gidravlik kuchlar nima?
Ideal nasosda suyuqlik krylchatka va korpusning har bir qismiga bir xil bosim bilan ta'sir qiladi va valda faqat mexanik kuchlar seziladi. Amaliyotda vaziyat murakkabrok. Chiqish quvuridagi bosim so'rish quvuridagiga qaraganda yuqoriroq, u krylchatka atrofida notekis taqsimlanadi va har bir qanot korpus tili yonidan o'tganda bosim pulslanadi. Bu ta'sirlarning yig'indisi rotor va konstruksiyaga ta'sir qiluvchi doimiy, sekin o'zgaruvchi va tez pulslanuvchi yuklamalar to'plamidir. Muhim jihati shundaki, ularning kattaligi nasosning o'z egri chizig'ida qaysi nuqtada ishlayotganiga — bu holat diagnostika muhandisiga kuchli vosita beradi, chunki oqimni o'zgartirish kuchlarni o'zgartiradi.
2. Gidravlik kuchlar turlari
2.1 O'qiy surish kuchi (gidravlik surish kuchi)
Krylchatka bo'yicha bosim farqidan kelib chiqadigan o'qiy kuchning yig'indisi:
- Mechanism: chiqish bosimi krylchatkaning bir tomoniga, so'rish bosimi esa ikkinchi tomoniga ta'sir qiladi.
- Direction: odatda so'rish tomoni (krylchatkaning orqa tomoni) tomon yo'naltirilgan.
- Magnitude: o'rtacha o'lchamdagi nasoslarda ham bir necha yuz kilogramm kuchga yetishi mumkin.
- Effect: loads the thrust bearing and can cause o'qiy tebranish.
- Varies with: oqim tezligi, bosim va krylchatka konstruksiyasi.
Surish kuchini muvozanatlash usullari
- Balance holes: krylchatka qopqog'idagi teshiklar — ular orqali bosim tenglashtirish amalga oshiriladi.
- Back vanes: orqa qopqoqdagi qanotchalar — ular suyuqlikni tashqariga haydab, orqa tomonidagi bosimni kamaytiradi.
- Ikki tomonlama so'ruvchi krylchatkalar: simmetrik konstruksiya bo'lib, unda ikkala tomon bir-birining surish kuchini o'zaro qoplaydi.
- Qarama-qarshi krylchatlar: ko'p bosqichli nasoslar, krylchatlari qarama-qarshi yo'nalishda joylashtirilgan.
2.2 Radial kuchlar
Krylchat atrofidagi nosimmetrik bosim taqsimotidan kelib chiqadigan yon tomonlama kuchlar:
Eng yuqori samaradorlik nuqtasida (BEP)
- Bosim taqsimoti krylchat atrofida nisbatan simmetrik bo'ladi.
- Radial kuchlar muvozanatlashadi va asosan bir-birini bekor qiladi.
- Natijaviy radial kuch minimal bo'ladi.
- Bu eng past vibratsiya holatidir.
BEP dan tashqarida — past oqim
- Voluta ichidagi bosim taqsimoti nosimmetrik bo'lib qoladi.
- Natijaviy radial kuch voluta tili (suv kesuvchi) tomon rivojlanadi.
- Uning kattaligi oqim kamayishi bilan ortib boradi.
- U to'liq to'xtatilganda krylchat og'irligining 20–40% gacha yetishi mumkin.
- Aylanuvchi radial kuch 1× vibratsiya sifatida namoyon bo'ladi.
BEP dan tashqarida — yuqori oqim
- Boshqacha nosimmetrik naqsh rivojlanadi.
- Radial kuch mavjud, ammo odatda past oqimdagiga qaraganda kichikroq bo'ladi.
- Oqim turbulentligi ustiga tasodifiy kuch komponentlarini qo'shadi.
2.3 Qanotcha o'tish pulsatsiyalari
Har bir qanot kesuvchi qirg'oqdan o'tishi paytida vujudga keladigan davriy bosim impulslar:
- Frequency: qanotlar soni × RPM / 60.
- Mechanism: har bir qanot til qismidan o'tganda bosim impulsi hosil bo'ladi.
- Forces: ish g'ildiragi, spiralli qopqoq va korpusga ta'sir qiladi.
- Vibration: qanot o'tish chastotasida ustunlik qiladi.
- Magnitude: kesuvchi qirg'oq bo'shlig'iga, ish nuqtasiga va konstruktiv yechimga bog'liq.
2.4 Sirkulyatsiya kuchlari
- Oqim beqarorliklaridan kelib chiqadigan past chastotali, o'zgaruvchan kuchlar.
- Juda past — va ba'zan juda yuqori — sarflanish rejimlarida yuzaga keladi.
- Chastotalar odatda ishlab turish tezligining 0,2–0,8 baravariga teng, ya'ni sub-synchronous band.
- Jiddiy past chastotali tebranishlarni keltirib chiqarishi mumkin.
- BEP dan uzoqda ishlashning aniq belgisi — qarang recirculation.
3. Nasos ishlashiga ta'siri
Podshipnikka tushayotgan yuk
- Gidravlik radial kuchlar podshipnikdagi mexanik yuklarga qo'shiladi.
- O'zgaruvchan kuchlar tsiklik yuklanishni vujudga keltiradi.
- Yuklanish past sarflanish sharoitlarida eng yuqori darajaga yetadi.
- Podshipnikni tanlashda gidravlik komponent hisobga olinishi shart.
- Podshipnik resursi yuk oshishi bilan keskin kamayadi (resurs 1/yuk³ ga mutanosib), shuning uchun nisbatan kichik L10 podshipnik resursini hisoblash past xizmat muddatini qanchalik qisqartirishini ko'rsata oladi.
Valning egilishi
- Radial kuchlar valini egadi.
- Bu muhr tirqishlari va yeyilish halqalarining o'rnatish bo'shliqlarini o'zgartiradi.
- Bu samaradorlikni pasaytirishi mumkin.
- O'ta og'ir hollarda bu rub.
Tebranish hosil bo'lishi
- 1× component: barqaror yoki sekin o'zgaruvchi radial kuchdan.
- VPF component: bosim pulsatsiyalaridan.
- Low-frequency: qayta aylanish va boshqa beqarorliklardan.
- Ish nuqtasiga bog'liq: butun manzara oqim tezligiga qarab o'zgaradi.
Mexanik zo'riqish
- Tsiklik kuchlar ta'sir ko'rsatadi fatigue loading.
- Krylaçka qanotlari bosim farqlari ta'sirida zo'riqishga uchraydi.
- Val egilish momentlaridan charchoq deformatsiyasiga uchraydi.
- Korpus bosim pulsatsiyalari ta'sirida zo'riqishga uchraydi.
4. Gidravlik kuchlarni minimallashtirish
BEP ga yaqin ishlash
- Gidravlik kuchlarni minimallashtirish uchun eng samarali yagona strategiya.
- Iloji bo'lsa, BEP oqim ko'rsatkichining 80–110% oralig'ida ishlashga harakat qiling.
- Radial kuchlar BEP nuqtasida minimal darajada bo'ladi.
- Tebranish va podshipnik yuklari bir vaqtda minimallashtiriladi.
Konstruktiv xususiyatlar
- Diffuzorli nasoslar: yagona spiralga nisbatan yanada simmetrik bosim taqsimoti.
- Double volute: bir-biridan 180° burchakda joylashgan ikkita kesish yuzasi radial kuchlarni muvozanatlaydi.
- Oshirilgan oraliqlar: qanotdan o'tish bosim pulsatsiyalarini kamaytiradi (bir oz samaradorlikni yo'qotish hisobiga).
- Qanotlar sonini tanlash: akustik rezonanslardan qochish uchun tanlanadi.
System design
- Asosiy yuklama nasoslari uchun minimal oqimli retsirkulyatsiya himoyasini ta'minlang.
- Nasosni haqiqiy ish rejimiga to'g'ri o'lchamda tanlang va haddan tashqari katta o'lchamdan qoching.
- Optimal ish nuqtasini ushlab turish uchun o'zgaruvchan tezlikli haydovchidan foydalaning.
- Kirish qismini oldindan aylanish va turbulentlikni minimallashtiradigan tarzda loyihalashtiring.
5. Diagnostik foydalanish
Ish xarakteristikasi egriliklari va gidravlik kuchlar
- Tebranishni oqim tezligiga nisbatan grafik ko'rinishda tasvirlang.
- Minimal tebranish odatda BEP nuqtasida yoki unga yaqin kuzatiladi.
- Past oqimda tebranishning ortishi yuqori radial kuchlar mavjudligidan dalolat beradi.
- Grafik maqbul ish diapazonini aniqlashga yordam beradi.
VPF analysis
- VPF amplitudasi gidravlik pulsatsiyaning og'irlik darajasini ko'rsatadi.
- VPF ning o'sishi tiyqinlar yoki ish nuqtasining siljishi natijasida yuzaga kelayotgan yomonlashuvdan dalolat beradi.
- VPF harmonics turbulent, buzilgan oqimni ko'rsatadi.
Bu gidravlik signallarni sof mexanik signallardan ajratish nasos diagnostikasining asosiy masalasidir va aynan shu yerda ko'chma analizator o'z qiymatini ko'rsatadi. Bu Balanset-1A captures the tebranish spektri podshipnik korpuslarida o'rnatilgan holda 1×, VPF va past chastotali komponentlarni ajratib ko'rsatadi, shunda muhandis yuqori o'lchov qiymati qaysi choraga muhtojligini hal qila oladi: field balancing (mexanik yechim) yoki ish nuqtasini o'zgartirish (gidravlik yechim) — va diagnostika muvozanatsizlikka ishora qilsa, rotorni muvozanatlash va natijani joyida tekshirish.
6. O'lchov ko'rsatmalari
Tebranishni o'lchash joylari
- Podshipnik korpuslari: birlashtirilgan mexanik va gidravlik kuchlarni aniqlash.
- Pump casing: gidravlik pulsatsiyalarga nisbatan ko'proq sezgir.
- So'rish va chiqarish quvurlari: uzatiladigan bosim pulsatsiyalarini o'tkazadi.
- Bir nechta o'lchov joylari: ularni solishtirish gidravlik va mexanik manbalarni farqlashga yordam beradi.
Bosim pulsatsiyasini o'lchash
- So'rish va chiqarish tomonlariga bosim datchiklerini o'rnating.
- Ular gidravlik pulsatsiyalarni bevosita o'lchaydi.
- Pulsatsiya ma'lumotlarini tebranish bilan bog'lang.
- Akustik rezonanslarni aniqlash uchun ikkala o'lchov natijasidan birgalikda foydalaning.
Gidravlik kuchlar nasosning ishlash printsipining asosini tashkil etadi va uning tebranishi hamda yuklanishining asosiy manbayi hisoblanadi. Ushbu kuchlarning ish sharoitlariga qarab qanday o'zgarishini tushunish, ularning tebranish spektridagi xarakterli belgilarini aniqlash, shuningdek nasoslarni past kuch rejimida ishlash uchun loyihalash va ularni asosan BEP (eng yuqori samaradorlik nuqtasi) yaqinida ishlatish — sanoat sharoitida ishonchli va uzoq muddatli ishlashni ta'minlashning zaruriy shartidir. Ushbu kuchlar keltirib chiqaradigan nosozliklar haqida batafsil ma'lumot olish uchun qarang markazdan qochma nasos nuqsonlari and impeller nuqsonlari.
