СУТНІСТЬ ПРОБЛЕМИ ПІДВИЩЕННЯ ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯ РОТОРА ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСУ ТА ЇЇ ВПЛИВ НА РОБОЧИЙ ПРОЦЕС
Анотація
DOI: https://doi.org/10.32820/2079-1747-2024-33-4-14
У статті розглянуто принцип роботи відцентрового насоса та наведено перелік
необхідних фітингів для його ефективної експлуатації. Для опису функціонування
відцентрового насоса запропоновано математичне рівняння, яке дозволяє визначити
теоретичний напір насоса залежно від кінематичних параметрів руху рідини через робоче
колесо. Найбільш поширеними двигунами, що використовуються для приводу відцентрових
насосів, є асинхронні електродвигуни. Зазначено, що ключовою особливістю відцентрового
насоса є наявність ротора — обертового валу з закріпленими на ньому різноманітними
деталями. Під час роботи на ротор діють гармонічні збудження у вигляді сил і моментів
інерції неврівноважених мас, які спричиняють його вимушені коливання. Загальна
математична модель для підвищення швидкості обертання ротора відцентрового насоса
описує рух суцільної в'язкої рідини за допомогою рівняння Нав'є-Стокса. Наведено вирази,
які враховують місцеві втрати на вході та виході ущільнень для збільшення швидкості
обертання ротора. Для підвищення швидкості обертання ротора відцентрового насоса
використовувалися двовимірні балкові елементи типу BEAM 188, а для моделювання
ущільнень-опор використовувався комбінований елемент типу COMBI 214. У випадку
спрощеного розрахунку швидкості обертання ротора пряма жорсткість ущільнення-опори
визначалася з залежності для короткого шпаринного ущільнення. Аналіз амплітудночастотних характеристик показує, що перехресні жорсткості та прямі і перехресні
демпфірування суттєво впливають на збільшення швидкості обертання ротора. Встановлено,
що гідродинамічні моменти стають важливим фактором, який впливає на динамічні
властивості ротора відцентрового насоса у випадку його сумісних радіально-кутових
коливань в шпаринних ущільненнях проточної частини ротора.
Завантаження
Посилання
Beda, OI 2014, ‘Analiz vplyvu pruzhnoji syly na dynamiku rotora’ [Analysis of the impact of elastic force on rotor dynamics], Suchasni tekhnologhiji u promyslovomu vyrobnyctvi: materialy ta proghrama III Vseukrajinsjkoji mizhvuzivsjkoji naukovo-tekhnichnoji konferenciji, m. Sumy, 22–25 kvitnja 2014 r, Part 1.
Beda, OI 2015, ‘Dynamichni kharakterystyky rotora vidcentrovogho nasosa z urakhuvannjam osoblyvostej ghidrodynamichnykh procesiv v shparynnykh ushhiljnennjakh doviljnoji dovzhyny’ [Dynamic characteristics of the centrifugal pump rotor considering the features of hydrodynamic processes in clearance seals of arbitrary length], Kand.tekhn.n. abstract, Sumskiy dergavniy universitet, Sumy.
Vasyljjev, SV 2016, ‘Tekhnichne obgruntuvannja vysokoproduktyvnogho perekachuvannja vody osnovnym pozhezhnym avtomobilem’ [Technical justification for high-performance water pumping by the main fire truck], Problemy pozhezhnoji bezpeky, no 39, Pp. 56-62.
Vasyljchenko, DR, Gholovin, AM & Ghrechka, IP 2016, ‘Modernizacija konsoljnogho nasosa ZKO 32-150 shljakhom skorochennja kiljkosti stupeniv’ [Modernization of the ЗКО 32-150 cantilever pump by reducing the number of stages], Praci TDATU, iss 18, vol. 2, Pp. 12-148. DOI: 10.31388/2078-0877-18-2-128-147.
Ghorovyj, SO 2017, ‘Ocinochnyj rozrakhunok ghidrodynamichnykh vlastyvostej oporno-ushhiljnjuvaljnykh vuzliv vidcentrovogho nasosu z viljnopryvidnym valom’ [Estimated calculation of the hydrodynamic properties of the bearing-seal assemblies of a centrifugal pump with a free-driven shaft], Visnyk Sumsjkogho nacionaljnogho aghrarnogho universytetu. Serija Mekhanizacija ta avtomatyzacija vyrobnychykh procesiv, iss 10, Pp. 23-28.
Kondratenko, VGh 2020, ‘Dejaki aspekty pidvyshhennja energhoefektyvnosti robotyshakhtnykh vidcentrovykh nasosiv’ [Some aspects of improving the energy efficiency of mine centrifugal pump operation], Naukovi praci DonNTU. Serija: «Elektrotekhnika i energhetyka», no 2, Pp. 48–51.
Matus, OV 2021, ‘Osnovni nespravnosti valu vidcentrovogho nasosa’ [Major faults of the centrifugal pump shaft], Perspektyvy i tendenciji rozvytku konstrukcij ta tekhnichnogho servisu siljsjkoghospodarsjkykh mashyn i znarjadj (31 bereznja 2021 roku), ZhATK, Zhytomyr.
Moshencev, JuL & Ghoghorenko, OA 2009, Proektuvannja vidcentrovogho nasosu [Design of a centrifugal pumps], NUK, Mykolajiv.
Moshnoriz, M 2006, ‘Optymizacija rezhymiv roboty nasosnoji stanciji vodopostachannja’ [Optimization of operating modes for the water pumping station], Elektromekhanichni systemy, metody modeljuvannja ta optymizaciji (19−21 kvitnja 2006 r.), Kyiv.
Ostroverkhov, MJa 2016, ‘Systema avtomatychnogho reghuljuvannja naporu nasosnoji ustanovky z vlastyvostjamy slabkoji chutlyvosti do parametrychnykh zburenj’ [Automatic pressure control system for the pumping plant with low sensitivity to parametric disturbances], Visnyk Kharkivsjkogho nacionaljnogho tekhnichnogho universytetu siljsjkogho ghospodarstva imeni Petra Vasylenka. Tekhnichni nauky, iss 175.
Ostroverkhov, 2013, ‘Keruvannja elektromekhanichnymy systemamy na osnovi minimizaciji lokaljnykh funkcionaliv myttjevykh znachenj energhij’ [Control of electromechanical systems based on minimization of local instantaneous energy functionals], Elektromekhanichni i energhozberighajuchi systemy, iss 1, Pp. 40-47.
Filipovych, JuJu 2021, ‘Rozrakhunok chasu zalyvu vodoju vidcentrovogho nasosa z urakhuvannjam pozdovzhnjogho profilju usmoktuvaljnoji truby’ [Calculation of the filling time of a centrifugal pump considering the longitudinal profile of the suction pipe], Visnyk NUVGhP. Tekhnichni nauky, iss 4, Pp. 15-25.
Shevchenko, NGh 2017, ‘Udoskonalennja metodyky vyznachennja kharakterystyky vidcentrovogho nasosa pry dobychi naftoghazovoji produkciji’ [Improving the methodology for determining the performance characteristics of a centrifugal pump in oil and gas production], Promyslova ghidravlika i pnevmatyka. Sekcija «Ghidromashyny i ghidropnevmoaghreghaty», Pp. 56.
Shudryk, OL 2018, ‘Pidvyshhennja efektyvnosti vykorystannja vidcentrovykh nasosiv za rakhunok vdoskonalennja matematychnykh modelej robochogho procesu’ [Improving the efficiency of centrifugal pumps through the enhancement of mathematical models of the operating process], Kand.tekhn.n. thesis, Kharkiv.
Drankovsky, VE, Myronov, KA, Tynyanova, II, Rezvaya, KS, Krupa, YeS & Kukhtenkov, YuM 2022, Matematychne modelyuvannya robochoho protsesu hidromashyn [Mathematical modeling of the working process of hydraulic machines], NTU "KhPІ" Publ., Kharkіv.
Krupa, Y 2021, ‘Calculation of the Spatial Flow in the Fransis High-Head Turbine Using the CFD Software Package’. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units, NTU "KhPI" Publ., Kharkiv, no. 2, Pp. 87–93. DOI: 10.20998/2411-3441.2021.2.13.
Rezvaya, K, Krupa, E, Shudryk, A, Drankovskiy, V & Makarov, V 2018, ‘Solving the hydrodynamical tasks using CFD programs’, 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (2018, Kharkiv), IEEE Publ., Kharkiv, Pp. 205–209. DOI: 10.1109/IEPS.2018.8559548.
