Mekanismen, inflytandet och elimineringsmåtten för den spännande kraften hos centrifugalpumpar

Som en viktig vätskefrännande utrustning används centrifugalpumpar i stor utsträckning inom industriella, jordbruks- och civila fält. I den faktiska fältdriften påverkas emellertid centrifugalpumpar ofta av spännande krafter, vilket resulterar i skador på vibrationer, buller och utrustning. Den här artikeln kommer att diskutera generationens mekanism för Centrifugal Pump spännande krafter, deras påverkan på pumpdrift och effektiva elimineringsmetoder från flera aspekter.

• Faktorer som genererar spännande kraft i centrifugalpumpar

1. Hydraulisk obalans
Rotationen av pumphjulet i en centrifugalpump gör att centrifugalkraften genereras i vätskan, men fördelningen av vätskan inuti pumphjulet kan vara ojämn på grund av begränsningarna i pumphjulets konstruktion, tillverkning eller driftsförhållanden. Denna ojämnhet kan leda till hydraulisk obalans, som i sin tur genererar periodiska eller icke-periodiska spännande krafter. Speciellt i flerstegspumpar är interaktionen mellan impellerna mer benägna att orsaka hydraulisk excitation.
2. Mekanisk obalans
Mekanisk obalans är en av de viktiga källorna till spännande krafter i centrifugalpumpar. Under tillverkningen eller installationen av pumphjulet kan det finnas problem som ojämn massfördelning och axiell avvikelse, vilket leder till ojämn distribution av centrifugalkraft. När den roterar med hög hastighet kan denna obalans orsaka periodiska spännande krafter, vilket i sin tur orsakar vibrationer.
3. Fluid Dynamic Interference
Utformningen av inlopps- och utloppsflödeskanalerna för centrifugalpumpen, interaktionen mellan pumphjulet och volut/styrskovlarna, och backflödet och virvelfenomenen i pumpen kan alla orsaka vätskedynamisk störning. Dessa störningar kan orsaka tryckpulsering och vätskevibration och därmed bilda spännande krafter. Till exempel kan interaktionen mellan pumphjulet och voluta/styrskovlarna orsaka vibrationer relaterade till bladfrekvensen (BPF).
4. Kavitation
Kavitation är ett vanligt problem vid drift av centrifugalpumpar. Kavitation inträffar när trycket i ett lokalt område på pumpen är lägre än vätskans mättade ångtryck, vilket får vätskan att förånga och bilda bubblor. När bubblorna brast i högtrycksområdet kommer en omedelbar chockvåg med högt tryck att genereras, vilket orsakar vibrationer och brus. Detta fenomen kommer inte bara att leda till generering av spännande krafter, utan kan också orsaka erosionsskador på pumpens impelleryta, vilket ytterligare förvärrar genereringen av spännande krafter.
5. Interaktion mellan rörsystemet
Interaktionen mellan centrifugalpumpen och rörsystemet kommer också att orsaka spännande krafter. Till exempel kommer tryckfluktuationen av vätskan i rörledningen att överföras till pumpkroppen genom pumpens inlopp eller utlopp, och bildar en periodisk extern excitationskraft. Dessutom är layouten för rörledningen och stödstrukturen, styvheten i basen/fundamentet och inriktningen av pumpen och motorn också att påverka manifestationen och intensiteten hos den spännande kraften.

• Effekt av spännande kraft på centrifugalpumpen

1. Orsak vibration och buller
Den spännande kraften orsakar direkt vibrationen i pumpkroppen och relaterade komponenter, åtföljd av ett stort ljud. Överdriven vibration kommer att leda till en minskning av pumpens driftsstabilitet, öka underhållskostnaderna och påverka den normala driften av perifer utrustning.
2. Förvärra komponenternas skada
På grund av den spännande kraftens periodiska verkan är pumpens lager och tätningar mottagliga för trötthetsskador, vilket resulterar i en förkortad livslängd. Speciellt i fallet med högfrekventa vibrationer kan dessa nyckelkomponenter misslyckas för tidigt, vilket orsakar oväntad utrustningsavstängning.
3. Minska driftseffektiviteten
Den spännande kraften kommer att orsaka turbulens i vätskeflödet, öka energiförlusten och därmed minska effektiviteten hos centrifugalpumpen. Dessutom kan vibrationen orsakad av kavitation också orsaka skador på pumpens pumphjulsyta, vilket ytterligare minskar pumpens prestanda.
4. Orsak strukturell skada
Den långsiktiga spännande kraften kommer att orsaka strukturell trötthet i pumpkroppen och nyckelkomponenterna och till och med leda till allvarliga konsekvenser som sprickor och frakturer. Denna skada kommer inte bara att orsaka oväntade systemavstängningar, utan kan också orsaka allvarliga säkerhetsolyckor.

• Åtgärder för att eliminera spännande krafter

1. Optimera impellerdesign
Hydraulisk obalans kan effektivt reduceras genom att optimera impellergeometri och antalet blad. Genom att öka antalet blad eller ändra utloppsvinkeln kan till exempel amplituden för vätskepulsering minskas. Dessutom kan användningen av en mer symmetrisk impellerkonstruktion minska vätskeinducerad vibration.
2. Förbättra flödeskanaldesignen
Optimera pumpens inlopps- och utloppsflödeskanaler och volutdesign för att minska vätskedynamisk störning. Till exempel kan användningen av en dubbelvoliktdesign effektivt minska hydraulisk obalans; Den rimliga utformningen av guideskovelformen och antalet blad kan minska tryckpulsationen orsakad av bladfrekvensen. Dessutom kan undvika skarpa förändringar i diameter och böjning i flödeskanalen minska virvelströmmar och backflödesfenomen.
3. Dynamisk balanseringskorrigering
Under impellertillverknings- och installationsprocessen bör dynamisk balanseringskorrigering strikt utföras för att säkerställa att impellermassan är jämnt fördelad och axeln är centrerad. Dynamisk balanseringskorrigering kan avsevärt minska den spännande kraften orsakad av mekanisk obalans.
4. Välj dämpningsenhet
Under installationen av pumpen kan dämpningsanordningar såsom fjäderdämpningskuddar eller spjäll läggas till för att minska överföringseffektiviteten hos den spännande kraften. Dessutom kan optimering av anslutningen mellan pumpen och rörsystemet och undvika styv anslutning också bidra till att minska vibrationer.
5. Undvik kavitation
För att undvika kavitation bör pumpens inloppstryck är rimligt utformat för att säkerställa att den är högre än vätskans mättade ångtryck. Dessutom kan valet av material och beläggningar med utmärkt antikavitationsprestanda också minska skadorna på kavitationen till pumpen.
6. Optimera driftsförhållandena
Driftsförhållandena för centrifugalpumpen har en direkt inverkan på storleken på den spännande kraften. Huruvida pumphastigheten, flödeshastigheten och huvudet rimligen matchas kommer att påverka vibrationsnivån betydligt. Därför bör dess driftspunkt under valet och driften av pumpen vara så nära den optimala effektivitetspunkten som möjligt.
7. Stärka grund- och rörledningsdesignen
Förbättra styvheten och dämpningsprestanda för pumpfundamentet och minska överföringen av yttre vibrationer. Dessutom, rimligt utformar och ordnar rörledningen och dess konsol och fasta punktposition (såsom längden på den raka rörsektionen, undviker generering av luftfickor etc.) för att undvika påverkan av rörledningen på pumpkroppen.
8. Övervakning, diagnos och underhåll
Genom att installera vibrationssensorer och övervakningssystem kan pumpens vibrationsstatus övervakas i realtid, onormala förhållanden kan detekteras i tid och åtgärder kan vidtas. Till exempel kan spektrumanalys användas för att identifiera vibrationskällan, så att problemet kan lösas på ett riktat sätt. Dessutom kan regelbundet underhåll och utbyte av att bära delar som lager och tätningar effektivt förlänga utrustningens livslängd.