Анализ вибрации высокого

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 20293 (2022) Цитировать эту статью

1628 Доступов

Подробности о метриках

Многоступенчатые центробежные насосы высокого давления широко используются в современной промышленности и требуют низкого уровня вибрации и шума. В этом исследовании модальный анализ роторной системы семиступенчатого центробежного насоса был проведен численно путем введения силы жидкости, чтобы гарантировать, что центробежный насос не будет резонировать. Для исследования характеристик с расходами 0,8Qd, 1,0Qd и 1,2Qd был создан виброиспытательный стенд и собраны данные вибрации десяти точек измерения. Было обнаружено, что период вибрации подшипника составляет около 20 мс и зависит от частоты вала (SF) и частоты прохождения лопаток (BPF). Вибрация корпуса насоса определялась в основном СФ, двукратным СФ и двукратным БПФ. Механическое движение является основным фактором, вызывающим вибрацию насоса, а нестабильное движение жидкости также является важной причиной.

Многоступенчатые центробежные насосы являются важным оборудованием для транспортировки жидкостей, основанным на одноступенчатом центробежном насосе, который может подавать жидкость под высоким давлением и широко используется в сельском хозяйстве и промышленности1,2,3. Современная промышленность выдвигает более высокие требования к вибрации многоступенчатых центробежных насосов4,5,6. Проблема вибрации центробежных насосов неизбежно создаст проблемы для безопасности и стабильности работы7,8. Анализ вибрации играет важную роль в обнаружении состояния и диагностике неисправностей многоступенчатых центробежных насосов9,10. Проблема вибрации многоступенчатых центробежных насосов в основном отражается на роторной системе. Когда скорость ротора близка к критической, это может даже вызвать резонанс и нанести огромный вред11,12. В целях предотвращения резонанса роторной системы большое значение имеет изучение вибрационных характеристик многоступенчатых центробежных насосов для обеспечения их безопасной эксплуатации. Однако текущие исследования в этой области в основном сосредоточены на одноступенчатых центробежных насосах, а о многоступенчатых центробежных насосах имеется мало сообщений.

Модальный анализ позволяет предсказать резонансное состояние центробежных насосов путем определения формы колебаний, собственных частот и критических скоростей, что является эффективным методом анализа вибрационных характеристик центробежных насосов13. Сендилвелан и др.14 провели модальный анализ рабочих колес центробежных насосов различной толщины и извлекли собственные частоты и формы колебаний рабочего колеса. Он и др.15 проанализировали собственную вибрацию и критические скорости ротора многоступенчатого центробежного насоса с различной жесткостью опоры и обнаружили, что жесткость опоры сильно влияет на первую и вторую критические скорости. Тиан и др.16 обнаружили, что жесткость опоры и действие жидкости оказали важное влияние на критическую скорость ротора многоступенчатого центробежного насоса. Ашри и др.17 исследовали собственные частоты и формы колебаний рабочего колеса центробежного насоса с помощью метода конечных элементов и обнаружили, что толщина рабочего колеса оказывает большое влияние на собственную частоту. Чжао и др.18 исследовали резонансные характеристики большой роторной системы центробежного насоса путем расчета собственных частот и критических скоростей методом конечных элементов. Ping19 изучил влияние межступенчатого уплотнительного зазора центробежного насоса на критические скорости путем сочетания численного моделирования и эксперимента. Многие факторы могут влиять на собственную частоту и критическую скорость ротора центробежного насоса. Однако необходимо учитывать силу жидкости и ограничения роторной системы.

Чтобы адаптироваться к все более высоким эксплуатационным требованиям центробежных насосов, многие ученые изучили вибрационные характеристики центробежных насосов. Като и др.20 проанализировали вибрацию многоступенчатого центробежного насоса из-за одностороннего взаимодействия жидкости с конструкцией и обнаружили, что вибрация в основном возникает из-за взаимодействия между ротором и статором. Дай и др.21 изучали влияние возбуждения жидкости на морской центробежный насос и обнаружили, что доминирующей частотой вибрации является частота прохождения лопастей. Цзян и др.22 исследовали вибрацию и шум пятиступенчатого центробежного насоса, используя метод связи жидкость-структура. Чен и др.23 смоделировали вибрацию и шум, вызванные центробежным насосом, и обнаружили, что доминирующей частотой скорости вибрации улитки является частота прохождения лопасти. Рао24 обнаружил, что на давление в спиральном язычке центробежных насосов сильно влияет частота прохождения лопастей. Guo25 использовал метод взаимодействия жидкости со структурой для анализа характеристик вибрации ротора центробежного насоса, и пульсация давления показала периодические изменения. Работы этих ученых дали опыт изучения частотных характеристик центробежных насосов, но в процессе исследования имеются и проблемы, заключающиеся в малом количестве точек измерения, а анализ частотных характеристик различных положений не является комплексным.