什么是液压？泵振动源 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是液压？泵振动源 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是液压？泵振动源

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了解泵中的水力

定义：什么是液压？

水力 流体流动对泵部件施加的力包括：压力引起的叶轮叶片载荷、压差产生的轴向推力、非对称压力分布产生的径向力，以及由流动湍流和叶片-蜗壳相互作用产生的脉动力。这些力与机械力（来自……）截然不同。 不平衡, 错位它们源于流体压力和动量的变化，从而产生 振动 组件位于 叶片通过频率 以及相关的谐波。.

了解水力对于泵的可靠性至关重要，因为这些力会产生轴承载荷、轴挠度和振动，这些载荷、轴挠度和振动会随着运行条件（流量、压力、流体特性）的变化而变化，这使得泵的行为与其他旋转机械（其力主要为机械力）不同。.

水力类型

1. 轴向推力（液压推力）

叶轮两端压差产生的净轴向力：

  • 机制： 叶轮一侧承受排出压力，另一侧承受吸入压力。
  • 方向： 通常朝向吸入口（叶轮后部）
  • 震级： 即使是中等价位的泵，也可能耗资数千英镑。
  • 影响： 推力轴承负载过大，可能导致 轴向振动
  • 因以下因素而异： 流量、压力、叶轮设计

推力平衡方法

  • 平衡孔： 叶轮罩上的孔用于平衡压力
  • 后叶片： 背面的叶片泵送流体以降低压力
  • 双吸式叶轮： 对称设计抵消推力
  • 对置式叶轮： 叶轮朝向相反的多级泵

2. 径向力

非对称压力分布产生的侧向力：

最佳效率点 (BEP)

  • 压力分布在叶轮周围相对对称
  • 径向力平衡并相互抵消
  • 最小净径向力
  • 最低振动条件

非最佳效率点（低流量）

  • 蜗壳内压力分布不对称
  • 指向舌根的净径向力
  • 流量减小时，力的大小增大。
  • 关闭时叶轮重量可为 20-40%
  • 由旋转径向力产生 1 倍振动

非最佳效率点（高流量）

  • 不同的不对称模式
  • 径向力存在，但通常小于低流量时的径向力。
  • 流动湍流会增加随机力分量。

3. 叶片通过脉动

叶片通过分水区时产生的周期性压力脉冲：

  • 频率： 叶片数 × 转速 / 60
  • 机制： 叶片每次通过都会产生压力脉冲。
  • 力量： 作用于叶轮、蜗壳和壳体
  • 振动： 在叶片通过频率处占主导地位
  • 震级： 取决于间隙、工作点和设计

4. 再循环力

  • 流动不稳定性产生的低频非定常力
  • 发生在流速极低或极高的情况下
  • 频率通常为跑步速度的 0.2-0.8 倍。
  • 可能产生严重的低频振动
  • 表示运行位置远离最佳效率点。

对泵性能的影响

轴承载荷

  • 液压径向力会增加机械载荷
  • 变化的力会产生循环载荷
  • 低流量条件下的最大负荷
  • 轴承选择必须考虑液压载荷。
  • 液压作用下轴承寿命缩短（寿命∝1/载荷³）

轴挠度

  • 径向力使轴偏转
  • 改变密封间隙和耐磨环
  • 可能影响效率
  • 极端情况下会导致摩擦。

振动产生

  • 1× 组件： 来自稳定或缓慢变化的径向力
  • VPF组件： 压力脉动
  • 低频： 从再循环和不稳定性
  • 工作点相关： 振动强度随流量变化

机械应力

  • 循环力会产生疲劳载荷
  • 叶轮叶片受压差作用
  • 轴因弯矩疲劳
  • 压力脉动引起的套管应力

液压最小化

接近盈亏平衡点运行

  • 最大限度减少水力作用的最有效策略
  • 尽可能在最佳效率点流量的 80-110% 范围内运行
  • 在最佳效率点处径向力最小。
  • 振动和轴承载荷最小化

设计特点

  • 扩散泵： 比蜗壳更对称的压力分布
  • 双涡卷： 两个相距 180° 的分水器平衡径向力
  • 增加净空： 降低叶片通过压力脉动（但会降低效率）
  • 叶片数量选择： 优化以避免声学共振

系统设计

  • 基荷泵的最小循环流量
  • 选择适合实际工况的水泵（避免过大）
  • 变速驱动以保持最佳运行点
  • 进气口设计旨在最大限度地减少预旋和湍流

诊断用途

性能曲线和液压

  • 绘制振动与流量的关系图
  • 最小振动通常在最佳效率点 (BEP) 或附近。
  • 低流量下振动加剧表明径向力较大。
  • 指南针操作范围选择

VPF 分析

  • VPF振幅指示液压脉动的严重程度
  • VPF 增加表明间隙减小或工作点偏移
  • VPF谐波表明存在湍流和扰动流。

测量注意事项

振动测量位置

  • 轴承座： 检测整体机械力和液压力
  • 泵壳： 对液压脉动更敏感
  • 吸入和排出管道： 压力脉动传输
  • 多个地点： 区分液压源和机械源

压力脉动测量

  • 吸入和排出压力传感器
  • 直接测量液压脉动
  • 与振动相关
  • 识别声学共振

液压是泵运行的基础，也是泵振动和负载的主要来源。了解这些力如何随运行条件变化，识别其在振动频谱中的特征，并通过接近最佳效率点（BEP）运行来设计和运行泵以最大限度地减少液压，对于在工业应用中实现可靠、长寿命的泵性能至关重要。.

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