Mjere mehanizma, utjecaja i uklanjanja uzbudljive sile centrifugalnih crpki

Kao važna oprema za prenošenje tekućine, centrifugalne pumpe naširoko se koriste u industrijskom, poljoprivrednom i civilnom području. Međutim, u stvarnom radu na terenu, na centrifugalne pumpe često utječu uzbudljive sile, što rezultira vibracijama, bukom i oštećenjem opreme. Ovaj će članak raspravljati o stvaranju mehanizma uzbudljivih sila centrifugalne pumpe, njihovom utjecaju na rad pumpe i učinkovitim metodama uklanjanja iz više aspekata.

• Čimbenici koji stvaraju uzbudljivu silu u centrifugalnim pumpama

1. Hidraulička neravnoteža
Rotacija rotora u centrifugalnoj pumpi uzrokuje stvaranje centrifugalne sile u tekućini, ali raspodjela tekućine unutar rotora može biti neujednačena zbog ograničenja dizajna, proizvodnje ili rada rotora. Ova neravnomjernost može dovesti do hidrauličke neravnoteže, što zauzvrat stvara periodične ili neperiodične uzbudljive sile. Osobito u pumpama u više faza, interakcija između rogača vjerojatnije je da će uzrokovati hidrauličko uzbuđenje.
2. Mehanička neravnoteža
Mehanička neravnoteža jedan je od važnih izvora uzbudljivih sila u centrifugalnim pumpama. Tijekom proizvodnje ili ugradnje rotora, mogu postojati problemi poput neravnomjerne raspodjele mase i aksijalnog odstupanja, koji dovode do neravnomjerne raspodjele centrifugalne sile. Kada se rotira velikom brzinom, ta neravnoteža može uzrokovati periodične uzbudljive sile, što zauzvrat uzrokuje vibraciju.
3. Dinamička smetnja fluida
Dizajn kanala protoka ulaznih i izlaza centrifugalne pumpe, interakcija između rotora i lopatica/vodiča, te pojave povratnog toka i vrtloga u crpci mogu uzrokovati dinamičke smetnje fluida. Ove smetnje mogu uzrokovati pritisak pulsacije i vibracije tekućine, formirajući tako uzbudljive sile. Na primjer, interakcija između rotora i lopatica voluta/vodiča može uzrokovati vibracije povezane s frekvencijom prolaska oštrice (BPF).
4. Kavitacija
Kavitacija je čest problem u radu centrifugalnih pumpi. Kavitacija nastaje kada je tlak u lokalnom području pumpe niži od zasićenog tlaka pare tekućine, što uzrokuje isparavanje tekućine i formiranja mjehurića. Kad se mjehurići puknu u području visokog pritiska, stvorit će se trenutni udarni val visokog pritiska, uzrokujući vibraciju i buku. Ovaj fenomen ne samo da će dovesti do stvaranja uzbudljivih sila, već može uzrokovati i oštećenje erozije na površini rotora crpke, što dodatno pogoršava stvaranje uzbudljivih sila.
5. Interakcija cjevovodnog sustava
Interakcija između centrifugalne pumpe i sustava cjevovoda također će uzrokovati uzbudljive sile. Na primjer, fluktuacija tlaka tekućine u cjevovodu prenosit će se u tijelo crpke kroz ulaz ili izlaz crpke, tvoreći periodičnu vanjsku silu pobude. Pored toga, izgled cjevovoda i potporna struktura, krutost baze/temelja i poravnanje crpke i motora također će utjecati na manifestaciju i intenzitet uzbudljive sile.

• Učinak uzbudljive sile na centrifugalnu pumpu

1. Uzrok vibracije i buke
Uzbudljiva sila izravno uzrokuje vibraciju tijela pumpe i srodne komponente, praćene velikom bukom. Prekomjerna vibracija dovest će do smanjenja radne stabilnosti pumpe, povećanja troškova održavanja i utjecati na normalan rad periferne opreme.
2. pogoršajte oštećenja komponenti
Zbog periodičnog djelovanja uzbudljive sile, ležajevi i brtve pumpe osjetljivi su na oštećenja umora, što je rezultiralo skraćenim životom. Osobito u slučaju visokofrekventnih vibracija, ove ključne komponente mogu prerano propasti, uzrokujući neočekivano isključivanje opreme.
3. Smanjite radnu učinkovitost
Uzbudljiva sila uzrokovat će turbulenciju u protoku tekućine, povećati gubitak energije i na taj način smanjiti učinkovitost centrifugalne pumpe. Pored toga, vibracija uzrokovana kavitacijom također može uzrokovati oštećenje površine pumpe rotora, što dodatno smanjuje performanse crpke.
4. uzrokuju strukturno oštećenje
Dugotrajna uzbudljiva sila uzrokovat će strukturni umor tijela i ključnih komponenti, pa čak i dovoditi do ozbiljnih posljedica poput pukotina i lomova. Ova šteta ne samo da će uzrokovati neočekivana isključivanje sustava, već može uzrokovati i ozbiljne sigurnosne nesreće.

• Mjere za uklanjanje uzbudljivih sila

1. Optimizirajte dizajn rotora
Hidraulička neravnoteža može se učinkovito smanjiti optimiziranjem geometrije rotora i brojem lopatica. Na primjer, povećanjem broja lopatica ili promjenom kuta izlaza lopatica, amplituda pulsacije tekućine može se smanjiti. Osim toga, upotreba više simetričnog dizajna rotora može smanjiti vibraciju izazvanu tekućinom.
2. Poboljšajte dizajn kanala protoka
Optimizirajte kanale ulaznih i izlaznih protoka pumpe i dizajn voluta kako biste smanjili dinamičke smetnje tekućine. Na primjer, upotreba dvostrukog dizajna voluta može učinkovito smanjiti hidrauličku neravnotežu; Razumni dizajn oblika vodilice i njegov broj lopatica može smanjiti pulsiranje tlaka uzrokovanu frekvencijom prolaska noža. Osim toga, izbjegavanje oštrih promjena promjera i savijanja u kanalu protoka može smanjiti vrtložne struje i pojave povratnog toka.
3. Dinamička korekcija uravnoteženja
Tijekom postupka proizvodnje i instalacije rotora, korekcija dinamičke uravnoteženja treba strogo izvesti kako bi se osiguralo da se masa rotora ravnomjerno raspoređuje i da je os centrirana. Dinamička korekcija uravnoteženja može značajno smanjiti uzbudljivu silu uzrokovanu mehaničkom neravnotežom.
4. Odaberite uređaj za prigušivanje
Tijekom ugradnje pumpe mogu se dodati prigušivi uređaji poput opružnih prigušivača ili prigušivača kako bi se smanjila učinkovitost prijenosa uzbudljive sile. Pored toga, optimiziranje veze između pumpe i sustava cjevovoda i izbjegavanje krute veze također može pomoći u smanjenju vibracija.
5. Izbjegavajte kavitaciju
Da bi se izbjegla kavitacija, tlak ulaznog ulaza treba biti razumno dizajniran kako bi se osiguralo da je viši od zasićenog tlaka pare tekućine. Osim toga, izbor materijala i premaza s izvrsnim performansama protiv kavitacije također može smanjiti oštećenja kavitacije na crpku.
6. Optimizirajte radne uvjete
Radni uvjeti centrifugalne pumpe imaju izravan utjecaj na veličinu uzbudljive sile. Na primjer, hoće li brzina pumpe, brzina protoka i glava razumno podudarati značajno će utjecati na razinu vibracije. Stoga, tijekom odabira i rada crpke, njegova radna točka trebala bi biti što bliža optimalnoj točki učinkovitosti.
7. Ojačajte dizajn temelja i cjevovoda
Poboljšajte krutost i prigušivanje performansi temelja crpke i smanjiti prijenos vanjske vibracije. Pored toga, razumno dizajnirajte i rasporedite cjevovod i njegov nosač i položaj fiksne točke (poput duljine dijela ravne cijevi, izbjegavajte stvaranje zračnih džepova itd.) Kako biste izbjegli utjecaj cjevovoda na tijelo crpke.
8. Nadgledanje, dijagnoza i održavanje
Instaliranjem senzora vibracija i sustava za praćenje, vibracijski status crpke može se nadzirati u stvarnom vremenu, nenormalni uvjeti mogu se otkriti u vremenu i mogu se poduzeti mjere. Na primjer, analiza spektra može se koristiti za identificiranje izvora vibracije, tako da se problem može riješiti na ciljani način. Osim toga, redovito održavanje i zamjena nošenja dijelova kao što su ležajevi i brtve mogu učinkovito proširiti radni vijek opreme.