遠心ポンプのエキサイティングな力のメカニズム、影響、排除尺度

重要な液体輸送装置として、遠心ポンプは産業、農業、および市民分野で広く使用されています。ただし、実際のフィールド操作では、遠心ポンプはしばしば刺激的な力の影響を受け、振動、騒音、装備の損傷を引き起こします。この記事では、遠心ポンプのエキサイティングな力の生成メカニズム、ポンプ動作への影響、複数の側面からの効果的な除去方法について説明します。

• 遠心ポンプでエキサイティングな力を生成する要因

1。油圧の不均衡
遠心ポンプでのインペラーの回転により、液体内で遠心力が生成されますが、インペラーの設計、製造、または動作条件の制限により、インペラー内の液体の分布は不均一になる場合があります。この不均一性は、油圧の不均衡につながり、それが定期的または非周期的な刺激的な力を生成する可能性があります。特に、マルチステージポンプでは、インペラ間の相互作用が油圧励起を引き起こす可能性が高くなります。
2。機械的な不均衡
機械的不均衡は、遠心ポンプの刺激的な力の重要な原因の1つです。インペラの製造または設置中に、不均一な質量分布や軸方向偏差などの問題があり、遠心力の不均一な分布につながる可能性があります。高速で回転する場合、この不均衡は周期的なエキサイティングな力を引き起こす可能性があり、それが振動を引き起こします。
3。流体の動的干渉
遠心ポンプの入口と出口の流れチャネルの設計、インペラーとボルート/ガイドの羽根の間の相互作用、およびポンプ内の逆流と渦現象はすべて、流体の動的干渉を引き起こす可能性があります。これらの干渉は、圧力の脈動と流体の振動を引き起こし、それによって刺激的な力を形成する可能性があります。たとえば、インペラとVolute/Guide Vanesの間の相互作用により、刃通過周波数（BPF）に関連する振動を引き起こす可能性があります。
4。キャビテーション
キャビテーションは、遠心ポンプの操作において一般的な問題です。キャビテーションは、ポンプの局所領域の圧力が液体の飽和蒸気圧よりも低い場合に発生し、液体が蒸発して泡を形成します。高圧領域で泡が破裂すると、瞬時の高圧衝撃波が生成され、振動とノイズが発生します。この現象は、エキサイティングな力の生成につながるだけでなく、ポンプのインペラー表面に侵食損傷を引き起こし、エキサイティングな力の生成をさらに悪化させます。
5。配管システムの相互作用
遠心ポンプと配管システムの間の相互作用も刺激的な力を引き起こします。たとえば、パイプライン内の液体の圧力変動は、ポンプの入口または出口を介してポンプ本体に伝達され、周期的な外部励起力が形成されます。さらに、パイプラインのレイアウトとサポート構造、ベース/ファンデーションの剛性、ポンプとモーターのアライメントも、刺激的な力の症状と強度に影響します。

• 遠心ポンプに対するエキサイティングな力の効果

1。振動とノイズを引き起こします
エキサイティングな力は、大きなノイズを伴うポンプボディと関連する成分の振動を直接引き起こします。過度の振動は、ポンプの動作安定性の低下につながり、メンテナンスコストが増加し、周辺機器の通常の動作に影響します。
2。コンポーネントの損傷を悪化させます
エキサイティングな力の周期的な作用により、ポンプのベアリングとシールは疲労損傷を受けやすく、生命が短くなります。特に、高周波振動の場合、これらの主要なコンポーネントは時期尚早に失敗し、予期しない機器のシャットダウンを引き起こす可能性があります。
3.動作効率を低減します
エキサイティングな力は、流体の流れに乱流を引き起こし、エネルギー損失を増加させ、したがって遠心ポンプの効率を低下させます。さらに、キャビテーションによって引き起こされる振動は、ポンプのインペラー表面に損傷を引き起こし、ポンプの性能をさらに低下させる可能性があります。
4.構造的損傷を引き起こします
長期的なエキサイティングな力は、ポンプボディと重要な成分の構造的疲労を引き起こし、亀裂や骨折などの深刻な結果をもたらします。この損傷は、予期しないシステムの閉鎖を引き起こすだけでなく、深刻な安全事故を引き起こす可能性もあります。

• 刺激的な力を排除するための措置

1。インペラーの設計を最適化します
インペラジオメトリとブレードの数を最適化することにより、油圧の不均衡を効果的に減らすことができます。たとえば、ブレードの数を増やしたり、ブレードの出口角を変更したりすることにより、流体脈動の振幅を減らすことができます。さらに、より対称的なインペラー設計を使用すると、流体誘発性の振動を減らすことができます。
2。フローチャネル設計を改善します
流体の動的干渉を減らすために、ポンプのインレットとアウトレットフローチャネルとボルート設計を最適化します。たとえば、二重のボルート設計の使用は、油圧の不均衡を効果的に減らすことができます。ガイドベーンの形状の合理的な設計とその数のブレード数は、刃の通過周波数によって引き起こされる圧力脈動を減らすことができます。さらに、直径の急激な変化とフローチャネルの曲げを回避すると、渦電流と逆流現象を減らすことができます。
3。動的バランス補正
インペラーの製造および設置プロセス中に、インペラーの質量が均等に分布し、軸が中心になるように、動的バランス補正を厳密に実行する必要があります。動的バランスの補正は、機械的な不均衡によって引き起こされるエキサイティングな力を大幅に減らすことができます。
4.減衰デバイスを選択します
ポンプの設置中、スプリングダンピングパッドやダンパーなどの減衰デバイスを追加して、エキサイティングな力の伝送効率を低下させることができます。さらに、ポンプと配管システム間の接続を最適化し、剛性接続を回避することは、振動を減らすのにも役立ちます。
5。キャビテーションを避けてください
キャビテーションを避けるために、ポンプの入口圧力は、液体の飽和蒸気圧よりも高いことを保証するために合理的に設計する必要があります。さらに、優れた防止防止性能を備えた材料とコーティングの選択は、ポンプへのキャビテーションの損傷を減らすこともできます。
6.動作条件を最適化します
遠心ポンプの動作条件は、エキサイティングな力の大きさに直接影響を与えます。たとえば、ポンプの速度、流量、頭が合理的に一致するかどうかは、振動レベルに大きく影響します。したがって、ポンプの選択と動作中、その動作点は可能な限り最適な効率ポイントに近い必要があります。
7.基礎とパイプラインの設計を強化します
ポンプファンデーションの剛性と減衰性能を改善し、外部振動の伝達を減らします。さらに、パイプラインとそのブラケットと固定点の位置（ストレートパイプセクションの長さなど、エアポケットの生成など）を合理的に設計および配置して、パイプラインがポンプボディに与える影響を避けます。
8。監視、診断、メンテナンス
振動センサーと監視システムを設置することにより、ポンプの振動状態をリアルタイムで監視でき、異常な条件を時間内に検出し、測定値を取ることができます。たとえば、スペクトル分析を使用して振動の原因を識別できるため、ターゲットを絞った方法で問題を解決できます。さらに、ベアリングやシールなどの装着部品の定期的なメンテナンスと交換は、機器のサービス寿命を効果的に拡張できます。