Акватек | Техническое погружение в рост интеллектуальной помпы

Подавление шума и вибрации от гидравлических трубок

Надлежащее крепление гидравлических труб, трубопроводов и шлангов на месте имеет решающее значение для долговременной работы гидравлических систем.

Гидравлические трубки без ограничений могут издавать звук, как если бы они были камертоном. Скорость жидкости, давление (и их изменения) и размер трубопровода — все это влияет на вибрацию, удары трубопровода, скачки давления и шум, которые преобладают во многих операциях гидравлических машин. Удары, скачки давления и вибрация деформируют металлические трубы. Это изгибание может привести к холодной обработке трубок, особенно вокруг соединителей. В крайних случаях могут возникнуть трещины в жидкостных линиях.

Соответственно, компоненты, которые удерживают гидравлические трубки, шланги и трубы на месте, превратились из простых зажимов в инженерные системы поддержки. Правильно спроектированная и установленная система поддержки трубопроводов может снизить шум, риск для имущества и персонала, а также ущерб окружающей среде, вызванный утечкой гидравлической жидкости из поврежденной линии.

Зажимы на вертикальных конструктивных элементах удерживают горизонтальные участки труб, обеспечивая чистоту, порядок и простоту обслуживания системы. Они также ограничивают вибрацию и удары и помогают снизить уровень шума.

— Опоры для труб должны контролировать вибрацию и поглощать удары. Насосы и клапаны являются основной причиной вибрации и ударов из-за резких изменений давления и скорости жидкости, которые происходят в этих компонентах во время работы. Хотя интенсивные исследования позволили снизить вибрацию, вызванную насосом и клапаном, она по-прежнему считается проблемой для всей системы трубопроводов. Через трубы и трубопроводы также могут передаваться и усиливаться вибрации, удары и связанные с ними шумы.

Чрезмерный шум для персонала предприятия – это только один из негативных последствий. Что еще более важно, если трубки, трубы и шланги закреплены неправильно, вибрация может привести к ослаблению фитингов и фланцев. Это может привести к повышенным рискам для безопасности персонала завода, простоям, высоким затратам на техническое обслуживание, неэффективности системы из-за воздуха, вызывающего кавитацию в насосах и клапанах, и потерям гидравлической жидкости. Экономика гидравлических утечек из-за ослабленных фитингов и фланцев может быть весьма показательной.

Эластичные опоры

Системы с несколькими зажимами представляют собой экономичное средство крепления множества жидкостных линий, даже если они имеют разные размеры и типы. Их также можно быстро разобрать, чтобы облегчить замену одной или нескольких линий.

Для гашения вибрации в трубопроводных системах были разработаны упругие опоры. Доступны несколько типов опор, которые в разной степени поглощают удары и вибрации. В этих продуктах используются различные материалы, включая резину, металл и термопласты, и конструкции для выполнения этой задачи. Системы поддержки обычно делятся на две категории: отдельные опоры, которые удерживают отдельные трубы, и сборки с несколькими зажимами для крепления двух или более линий. Сборки с несколькими зажимами могут быть единственным выбором, если отдельных линий слишком много для монтажа рядом в пределах допустимого пространства. Эти системы располагают линии рядами или ярусами. Любая система обычно подходит для труб и труб диаметром от 316 до 24 дюймов. Они крепятся на месте с помощью резьбовых крепежных деталей, к монтажной рейке или приварному основанию.

Материальная поддержка Простейшие опоры для удержания трубопроводов на месте выполнены из металла, но их не следует использовать для гидравлических систем, поскольку повторяющиеся циклы давления могут вызвать небольшое смещение трубопровода при каждом цикле. Со временем металлическая трубка, трущаяся о металлический опорный зажим, может стереть достаточно материала, чтобы вызвать утечку. Следовательно, металлические зажимы должны иметь покрытие из мягкого материала, например резины или пластика, чтобы предотвратить истирание поверхностей трубок. Хомуты для шланга могут быть выполнены полностью из неметаллических материалов.

Опоры из таких термопластов, как полипропилен или полиамид, хорошо поглощают удары и вибрации. Кроме того, они устойчивы к химикатам и абразивам, расширяются и сужаются при изменении температуры и в то же время обладают относительно высокой прочностью. Наконец, опоры из термопластов недороги.

Многотрубные опорные системы

Как правило, многотрубные зажимные системы изготавливаются из штампованной стали. Трубка или трубка удерживается разъемной резиновой или пластиковой втулкой, расположенной в стальном корпусе зажима; эта втулка удерживается в стальном корпусе запрессованным в него стопорным кольцом. Этот тип хомута идеально подходит для общих гидравлических и пневматических систем, которые не создают чрезмерной высокочастотной вибрации. Эти зажимы обычно рассчитаны на диаметр трубопровода до 2 дюймов и температуру до 250°F. Некоторые модели предлагают дополнительную универсальность за счет сменных прокладок для крепления труб разного размера при использовании одного и того же узла зажима.

Одним из самых простых и эффективных опорных зажимов является эластомерная втулка, окруженная металлическими пластинами, слева. Хотя эти конфигурации недороги, они требуют просверливания монтажных отверстий и нарезания резьбы, что увеличивает время и стоимость установки.

Некоторые многотрубные системы позволяют размещать фитинговые вставки или соединительные переходники между зажимными половинками. Эти вставки позволяют использовать зажим в качестве соединительной пластины переборки или соединительного блока, соединения между трубками, соединения между трубками и шлангами или терминала.

Еще одной особенностью некоторых многотрубных систем является фиксированное расстояние между центральными линиями как по горизонтали, так и по вертикали. Это может быть преимуществом или недостатком, в зависимости от установки. Преимущество заключается в том, что он обеспечивает равномерное расстояние между жидкостными линиями, что упрощает установку и техническое обслуживание. Недостатком является то, что он может занимать больше места, потому что маленькие линии жидкости имеют такое же расстояние, как и большие.

Индивидуальные зажимы для труб — Большинство зажимных систем предназначены для зажима отдельных линий. Отдельные зажимы либо крепятся непосредственно к монтажной поверхности в заранее определенных местах, либо располагаются на монтажной рейке, что позволяет регулировать их после монтажа.

Отдельные опоры могут быть как литыми пластиковыми с одинаковыми половинками, так и металлическими с резиновой или пластмассовой втулкой, окружающей трубу или трубку. Стальные стопорные элементы плотно удерживают втулку вокруг трубы и крепятся к монтажной пластине.

Конструкция втулки обеспечивает быструю и легкую установку и регулировку, но не подходит для больших диаметров или в местах, где присутствуют сильные удары и вибрация. Этот стиль поддержки не может быть легко сложен.

Подставки из термопласта — Изготовленные методом литья под давлением опоры из термопласта состоят из идентичных верхней и нижней половин, скрепляемых одним или несколькими стальными болтами, часто в сочетании со стальными основаниями и накладками. Использование идентичных верхней и нижней опорных половин исключает возможную путаницу при установке в полевых условиях.

Для крепления опоры опорные плиты либо прихватываются прихватками, либо, в случае применения с высокой вибрацией, непрерывно привариваются к любой доступной конструкции. Для дальнейшего упрощения установки были разработаны многопозиционные направляющие, позволяющие размещать несколько отдельных опор рядом друг с другом, не теряя при этом места.

Дополнительные преимущества возникают в результате разделения традиционных многотрубных зажимов на отдельные опоры. Они не только дешевле и проще в установке, но и упрощает техническое обслуживание или перемещение труб и фитингов, обеспечивая доступ к одной конкретной линии, не нарушая соседние линии. Некоторые многотрубные зажимы решают эту проблему, разрезая верхнюю половину устройства для удобного извлечения нескольких трубок для обслуживания.

Индивидуальные опоры также хорошо подходят для крепления трубок в стесненных условиях. Несколько опор можно ставить друг на друга, что позволяет не загромождать, но эффективно использовать доступное пространство.

Маршрутизация

Опорные хомуты, устанавливаемые на рельсы, обеспечивают надежную опору жидкостных трубопроводов и снижают затраты на установку, поскольку на один рельс можно смонтировать несколько жидкостных трубопроводов. Линии также можно перемещать вдоль рельса для облегчения установки и замены.

Проанализировав вашу гидравлическую систему, проложите трубопровод по наиболее прямому маршруту, часто вдоль основания машины. Остерегайтесь препятствий, движущихся частей, контуров и отверстий для обслуживания. План вокруг них. Если эта базовая прокладка неэкономична, рассмотрите вертикальные держатели для частичной подвески линии. Если это нецелесообразно, в крайнем случае можно использовать полную подвеску.

Как далеко друг от друга? Производители рекомендуют расстояние между зажимами, указанное в таблице. Все трубы должны быть зажаты с обеих сторон изгиба, как можно ближе к радиусу изгиба. Это предотвращает движение трубы в случае внутреннего гидравлического удара. Соблюдение интервалов, указанных в таблице, позволяет уменьшить толщину стенок системы трубок с 0.095 дюйма до 0.065 дюйма без расщепления более тонких стенок трубок.

Хорошо спроектированная гидравлическая система включает трубу и систему поддержки труб. Гидравлическая система может быть предназначена для одной машины, центральной системы, которая обслуживает весь завод, или любого промежуточного размера. Надлежащая опора трубы приносит свои плоды — для проектировщика, ремонтной бригады и производственного персонала.

Как крепить хомуты — Способы крепления хомутов к опорным элементам различаются. Некоторые узлы с несколькими зажимами можно прикрепить болтами, использовать резьбовое отверстие или даже прикрепить к подвесной колонне с помощью болтов через специальные монтажные адаптеры, в которых используются отверстия для зажима трубы в узле зажима.

Другие многозажимные секции — а некоторые отдельные зажимные модели — имеют монтажные кронштейны, приваренные к опорной поверхности. Нижняя половина некоторых просто приваривается. Многие отдельные типы хомутов могут быть закреплены в металлических деталях канального типа, которые приварены или прикручены болтами к опорной поверхности, и, опять же, позволяют спроектировать весь узел хомута сколь угодно широким. Большинство систем поддержки могут быть смонтированы на опорных рельсах, которые уже могут присутствовать в некоторых установках, позволяя пневматическим и гидравлическим линиям легкой нагрузки проходить рядом с другими линиями.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПОГРУЖЕНИЕ: появление интеллектуальных насосов

Интернет вещей (IoT): мечта о взаимосвязанных беспроводных системах, которые без труда общаются друг с другом.

IoT был целью большинства технологических достижений в последние десятилетия. Это видно по технологиям, которые мы используем каждый день: умные часы легко подключаются к смартфонам и ноутбукам.

А как насчет умного водяного насоса?

В век, управляемый данными, наблюдается рост интеллектуальных технологий, а насосы — это новейшая технология водоснабжения, которая может быть обработана IoT.

Что такое умный насос IoT?

Интеллектуальный насос IoT — это водяной насос с цифровой поддержкой, способный интерпретировать и визуализировать данные с использованием больших данных, аналитики, алгоритмов машинного обучения и когнитивного интеллекта.

По сути, интеллектуальные насосы отслеживают и предоставляют информацию в режиме реального времени о множестве факторов, таких как состояние насоса, его производительность, давление, температура и скорость прохождения воды через него.

Инновации в технологии интеллектуальных насосов IoT означают, что теперь насосы могут собирать больший объем данных, которые можно использовать для прогнозирования необходимости ремонта или замены насоса.

В то же время, благодаря природе интеллектуальных насосов IoT, он обеспечивает возможность мониторинга нескольких интеллектуальных насосов, установленных в разных местах вашей системы водоснабжения.

Сбор данных для прогнозирования отказа компонента

Одной из проблем, с которыми продолжает сталкиваться водная отрасль, является непредвиденный случай непредвиденного простоя системы водоснабжения.

Если происходит отказ оборудования системы водоснабжения, это может привести к многочасовому простою, чтобы определить, какой компонент вышел из строя, сколько из них вышли из строя и где эти компоненты расположены.

Еще одна проблема заключается в обнаружении и замене неисправных компонентов до окончания срока их службы.

Отраслевые аналитики Frost & Sullivan недавно провели исследование, чтобы определить мнение конечных пользователей о спросе на умные насосы.

«Мы просто заменяем подшипники слишком рано из-за боязни выхода из строя. Мы не оптимизируем актив».

Один управляющий заводом из США сообщил: «Один аспект, который меня беспокоит, это то, что мы начинаем находить вещи слишком рано. Если мы видим, что подшипник начинает выходить из строя, мы пишем. Этому подшипнику, возможно, оставался год жизни. Мы просто заменяем его слишком рано из-за страха неудачи. Мы не оптимизируем актив, а оптимизируем только надежность».

Интеллектуальная помпа может собирать данные для определения текущего состояния интеллектуальной помпы и прогнозировать, когда потребуется ее обслуживание или замена.

Благодаря функциональности IoT он также может использовать данные, собранные для других насосов в системе водоснабжения, чтобы делать более точные прогнозы и сообщать вам в режиме реального времени, если он считает, что умный насос вот-вот выйдет из строя.

Идея и функция интеллектуального насоса в первую очередь заключаются в том, чтобы исключить возможность неожиданного отказа компонента. Для большинства стандартных водяных насосов требуется мониторинг вибрации — недорогое решение для проверки состояния насоса на месте.

Создание надежной и гибкой экосистемы

Мы живем в век данных, и это, безусловно, является движущей силой ведущих производителей, инвестирующих ресурсы в интеллектуальные насосы IoT.

Цифровизация воды на основе данных была основной задачей датского гиганта по производству насосов. Grundfos, которая занимается разработкой интеллектуальных насосов IoT, которые, по ее мнению, произведут революцию в глобальной экосистеме управления водными ресурсами.

Grundfos в настоящее время производит 18 миллионов насосов в год, но хотела собрать данные, чтобы перейти к созданию интеллектуальных насосов с поддержкой IoT.

Ericsson недавно сообщил о своем сотрудничестве с Telenor Connexion, чтобы помочь GrundfosПроект по созданию надежной и гибкой экосистемы для поддержки будущего видения компании в области Интернета вещей.

Чтобы собрать необходимую информацию, Telenor Connexion помогла Grundfos с управляемой связью — глобальным IoT, который позволяет Grundfos для мониторинга и оцифровки миллионов подключенных насосов по всему миру.

«Grundfos смогла отслеживать и контролировать объединенные в сеть насосы на локальном, региональном и глобальном уровнях».

После развертывания управляемой системы подключения на базе Эрикссон система Интернета вещей, Grundfos удалось успешно отслеживать и контролировать объединенные в сеть насосы на локальном, региональном и глобальном уровнях. Затем все собранные данные были объединены в одну единую платформу.

Результаты предоставили полезную информацию, основанную на данных, для разработки новых способов отслеживания состояния интеллектуальных насосов. По словам компании, данные также позволили оптимизировать поток и подачу воды от насосов.

Умные насосы для умных городов

Одной из ключевых областей, где ожидается рост спроса на интеллектуальные насосы, являются «умные города» по всему миру, поскольку городские центры становятся более устойчивыми и улучшают свое энергопотребление.

Хотя насосы отвечают за отопление и охлаждение зданий, за очистку и распределение воды и даже за выработку электроэнергии, их часто упускают из виду в дискуссиях об устойчивых городах.

Реальность такова, что на насосы может приходиться до 40 процентов промышленного энергопотребления в современных городах, а умные насосы могут стать одним из энергосберегающих решений для городов, стремящихся превратиться в умные города.

Питер Гейдон, директор по техническим вопросам Гидравлического института, недавно рассмотрел потенциальный рост интеллектуальных насосов для городских применений в статье для SmartCitiesDive.

«Реальность такова, что на насосы может приходиться 40% промышленного энергопотребления в современных городах».

Гейдон писал: «Умные насосы позволяют лицам, принимающим решения, собирать данные и обмениваться ими, чтобы лучше управлять потоком энергии, необходимой для удовлетворения потребностей системы. Это повышение эффективности, обусловленное Интернетом вещей, согласуется с методологией умных городов для более эффективного управления активами и ресурсами, что в конечном итоге приводит к достижению целей муниципальной устойчивости».

Команда из трех элементов

Компания по производству решений для водоснабжения Xylem сообщила, что ее интеллектуальный насос для сточных вод под названием Flygt Concertor обеспечивает экономию энергии на 70 процентов по сравнению с обычным насосом.

По словам Класа Карлссона, старшего менеджера по интегрированным системам, и Стивена Кларка, глобального менеджера по продуктам систем подачи воды в Xylem, в насосе используются интегрированные технологии, такие как силовая электроника, включая возможности периферийных вычислений.

Встроенная интеллектуальная функция «позволяет им непрерывно работать с оптимальным уровнем энергопотребления и при необходимости активировать функции самоочистки».

.В беседе с Aquatech Online Карлссон сказал, что интеллектуальные водяные насосы сочетают в себе три элемента и что «дело не в отдельных компонентах. Речь идет о отличной команде из трех идеально согласованных элементов».

Сюда входят двигатели IE5, система силового привода (IES2) и гидравлический насос, рассчитанные на рейтинг минимального индекса эффективности (MEI).

Используя Flygt Concertor в качестве примера, компания заявила, что преимущества делятся на пять категорий:

Эффективное управление активами: интеллектуальные насосы оснащены технологией автоматической адаптации для оптимизации производительности. У вас также есть возможность тонкой настройки параметров для повышения гибкости работы.
Безотказная перекачка: интеллектуальные насосы оснащены встроенным поддоном и очистителем труб, что увеличивает срок службы насоса, уменьшает запах и улучшает уведомления о техническом обслуживании. Интеллектуальные насосы также оснащены системами обнаружения засорения и самоконтроля для автоматического вращения рабочего колеса.
Энергосбережение: интеллектуальные насосы могут автоматически оптимизировать свою эффективность, чтобы сократить потребление энергии и увеличить энергосбережение.
Сокращение общих инвестиций: в то время как интеллектуальные насосы требуют больших первоначальных затрат, со временем интеллектуальные насосы могут сэкономить деньги на потреблении энергии и избежать многократной замены насоса.
Полное подключение: система интеллектуальных насосов IoT легко подключается к экосистеме интеллектуальных насосов, которую можно использовать для беспроводного мониторинга состояния интеллектуального насоса, эффективности потока воды и легкого устранения неполадок.

Пять примеров разработок интеллектуальных насосов

Несколько насосных компаний запустили интеллектуальные насосы или системы и датчики для получения большего количества данных от существующих насосных активов. Здесь мы выбрали пять примечательных событий:

Интеллектуальные дозирующие насосы SMART Digital, DDA, DDC, DDE, Grundfos Линейка дозирующих насосов Grundfos SMART Digital предназначена для обеспечения точности при очистке воды, а также в химической и технологической инженерии. Шаговый двигатель с микроуправлением обеспечивает диапазон изменения до 3000:1, что в сочетании с непрерывным смещением по всей длине хода гарантирует точное, плавное и непрерывное дозирование в любое время. Монитор потока SMART Digital предупреждает вас о сбоях в процессе дозирования, а функция AutoCal автоматически повторно калибрует насос в случае колебаний давления в системе.

Еще одним устройством, которое можно подключить к KSB Guard, является автономная система регулирования скорости KSB PumpDrive. KSB PumpDrive может непрерывно изменяться, чтобы соответствовать скорости насоса и изменять производительность насоса в соответствии с фактическими потребностями системы для повышения энергоэффективности и повышения надежности. PumpDrive также можно контролировать через Bluetooth и смарт-приложение, таким образом превращая ваш смартфон в пульт дистанционного управления для PumpDrive, в то время как все данные и информация доступны в приложении и на веб-портале.

Система предлагает удобную настройку параметров воды и насоса, что упрощает установку, энергоэффективность и управление двигателем. По словам Данфосс, наличие всех важных данных в одном простом пользовательском интерфейсе снижает риск неправильной настройки.

Технология Field Smart (FST) позволяет операторам узнать местонахождение своих мобильных насосов, статус и состояние насосов, а также узнать, требуется ли техническое обслуживание. Размещенные в облаке с высоким уровнем безопасности, пользователи могут получать доступ к данным в режиме реального времени и принимать обоснованные решения на расстоянии.

Стивен Кларк из Xylem сказал: «Это означает, что клиент может удаленно контролировать насосы и управлять ими, чтобы максимизировать время безотказной работы и эффективную работу — и все это без необходимости тратить время на поездки персонала на объект, что особенно актуально во время пандемии Covid-19.

Вместо того, чтобы проектировать и продавать насос целиком, британская инженерная компания 8power разработала устройство сбора энергии вибрации (VEH), которое можно модернизировать для существующих насосов. Устройство VEH может постоянно контролировать состояние помпы и отправлять регулярные данные либо через сообщения о состоянии, либо через Bluetooth. Приводимый в действие вибрациями помпы, VEH может генерировать и накапливать энергию для питания датчика и функций беспроводной связи, даже когда помпа не работает.

Ссылки:

Дополнительный контент

Поделитесь с нами своими историями о водных технологиях
У вас есть инновация, результаты исследований или другая интересная тема, которой вы хотели бы поделиться с международной индустрией водных технологий? Веб-сайт Aquatech и каналы в социальных сетях — отличная платформа для демонстрации ваших историй!

Пожалуйста, свяжитесь с нашим старшим менеджером по бренд-маркетингу Аннели Кумен.

Вы экспонент Aquatech?
Убедитесь, что вы добавили свои последние пресс-релизы в свой профиль компании на портале экспонентов для бесплатного распространения.

Контроль шума в гидравлических системах

Гидравлические системы, которые работают бесшумно, появляются не просто так. Они являются результатом тщательного проектирования и хорошо спланированных стратегий установки. Вот некоторые стратегии.

Рис. 1. Силовые агрегаты печально известны тем, что производят большую часть шума в гидравлической системе. Важный шаг к их утихомирению включает в себя определение характера и источников шума.

Многие конструкторы уже давно считают утечки неотъемлемым атрибутом гидравлических систем, несмотря на то, что технологические достижения уже давно должны были устранить гидравлические утечки. Гидравлика переживает аналогичный кризис идентичности, когда речь заходит о шуме. Шум, конечно, не может быть устранен, но существует ряд продуктов и методов, позволяющих, по крайней мере, снизить уровень шума до приемлемого уровня. Проблема в том, что шумоподавление — сложная тема, и если потратить много времени, усилий и денег, можно добиться лишь скромных улучшений.

Источники шума

Наибольший вклад в шум гидравлической системы вносит силовой агрегат, рис. 1. Шум исходит не только непосредственно от электродвигателя и насоса, но также вызван колебаниями давления в гидравлической жидкости и компонентами — либо в результате этих колебаний давления, либо из-за физическая вибрация. Передача вибрации насосно-двигательного агрегата в резервуар может преобразовать эту физическую вибрацию в звук — так же, как громкоговоритель преобразует электромагнитные колебания в звук.

Электрический двигатель шум исходит от подшипников, узла ротора и статора (характерный гул) и, особенно, от вентилятора. Стандартный электродвигатель содержит вентилятор с лопастями, предназначенными для обеспечения охлаждения независимо от того, вращается ли вал двигателя по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вентилятор, предназначенный для вращения только в одном направлении, будет производить меньше шума, поэтому расходы на эту опцию могут быть оправданы, если приложение требует бесшумной работы.

Насос шум возникает из-за качения и скольжения подшипников и насосных элементов (лопастей, поршней, роторов, шестерен и т. д.), а также из-за колебаний давления, возникающих в результате циклического характера процесса перекачки. Металлические корпуса, будь то часть гидравлического насоса или электродвигателя, мало что делают для предотвращения передачи шума в окружающую среду. Кроме того, поскольку насос обычно соединен с электродвигателем (и сама муфта является источником шума), борьба с шумом часто включает рассмотрение комбинации насос-двигатель как единого целого. Этот метод проектирования позволил создать силовые установки, в которых комбинация насос-двигатель погружена в масло или вся силовая установка погружена в резервуар. В этом методе жидкость используется для гашения звуковых волн, выступая в качестве буфера между корпусом двигателя насоса и окружающей атмосферой.

Клапан Шум в кабинах строительной и другой мобильной техники возникал годами. Часто высокочастотный случайный шум возникает, когда жидкость, проходящая с высокой скоростью через клапан, подвергается быстрому и резкому падению давления. Это приводит к тому, что воздух, растворенный в жидкости, образует пузырьки, которые при схлопывании создают шум. Другие типы шума, такие как стук, визг или жужжание, возникают, когда тарельчатые клапаны не садятся должным образом.

К счастью, большинство этих проблем можно устранить за счет улучшения конструкции системы или включения в клапаны амортизирующих элементов. Современная тенденция заменяет клапаны прямого действия дистанционными электрогидравлическими клапанами, управляемыми джойстиком. Этот процесс удаления гидравлики из кабины оборудования предлагает другие преимущества, помимо обеспечения более тихой рабочей среды.

Проводники жидкости (трубки, шланги, фитинги) часто упускают из виду как источники шума. Однако пульсации давления в водопроводе могут распространять шум на большую площадь. Пульсации давления могут сотрясать шланги и трубки, вызывая дребезжание и возможную утечку.

Хотя снижение шума, переносимого жидкостью, может оказаться сложной задачей, многие производители предлагают эмпирические правила, помогающие уменьшить шум. Например, окончание длинной металлической трубы секцией шланга на каждом конце помогает изолировать источники шума, рис. 2. Может возникнуть соблазн упростить конструкцию, указав вместо этого одну секцию шланга. Шланг, однако, очень чувствителен к пульсациям давления, поэтому на длинных участках он может быть большим источником шума, чем металлические трубки или трубы.

Крепление трубок к каркасу с помощью упругих зажимов устраняет дребезжание и стук. Однако следует позаботиться о том, чтобы не сжимать трубку слишком туго, поскольку может потребоваться, чтобы линии подвергались тепловому расширению. С другой стороны, слишком свободная посадка трубки может привести к ее износу, поскольку трубка постоянно трется о металлическую поверхность зажима. Аналогичным образом следует использовать упругие втулки, когда шланг или трубка проходит через отверстие в каркасе, крышках и т. д.

Исполнительные, особенно гидравлические двигатели, также создают шум. Иногда считается, что гидравлические двигатели производят шум, эквивалентный шуму насосов. Однако гидравлические двигатели часто работают на относительно низких скоростях, поэтому двигатели обычно работают намного тише, чем насосы.

Профилактика и лечение

Рисунок 2. Многие простые методы могут быть использованы для снижения уровня шума в гидравлических системах. Среди них включение шланга в сборку длинных трубок вверху и использование сетки 60 меш, расположенной под углом 30° к горизонтали.

Блок питания обычно обладает потенциалом для наибольшего снижения шума при заданном количестве времени, усилий и затрат. Как уже упоминалось, дополнительный охлаждающий вентилятор может уменьшить шум двигателя. Кроме того, использование двигателя, который работает со скоростью 1,200 об/мин вместо обычных 1,800 об/мин, может снизить уровень шума. Однако ожидайте, что мотор на 1,200 об/мин будет больше, тяжелее и дороже.

Шум насоса можно уменьшить, запустив большой насос на скорости ниже нормальной (что также может увеличить срок службы насоса) или указав четыре или пять небольших насосов для силовой установки вместо обычных одного или двух больших насосов. Размер и тип насоса (поршневой, лопастной, шестеренчатый и т. д.), количество рабочих циклов за один оборот, давление в системе и, особенно, скорость насоса — все это влияет на шум. Обратитесь к производителю за помощью в определении того, какие параметры лучше всего подходят для вашего приложения.

Помимо выбора бесшумных насосов и двигателей, вы также можете снизить уровень шума за счет:
• использование вибропоглощающих опор для крепления насоса и двигателя к подрамнику,
• крепление подрамника к раме силового агрегата с помощью виброгасящих опор,
• установка гибкой муфты между двигателем и насосом (и ее правильная центровка перед запуском),
• использование отрезков шланга между трубками и компонентами, которые крепятся к каркасу, и
• в крайнем случае, рассмотрение шума как симптома, а не как его причины, может быть единственным выходом для некоторых приложений. Установка шумопоглощающих материалов вокруг мотопомпы или силового агрегата не только удорожает и усложняет систему, но и усложняет техническое обслуживание и может препятствовать циркуляции воздуха для охлаждения. Акустические фильтры, которые используют внутренние отражения и резонансные частоты для подавления шума, также могут быть эффективными. Однако они должны быть адаптированы к применению и, как правило, дороги.

Предотвращение растворения воздуха в гидравлической жидкости в значительной степени предотвращает кавитацию как в насосе, так и в компонентах, расположенных ниже по потоку. Кавитация обычно вызывает шум, когда пузырьки воздуха внезапно схлопываются при повышении давления жидкости в насосе. Воздух может быть удален наиболее эффективно, когда жидкость находится в резервуаре. По прошествии достаточного времени воздух отделится от жидкости, поэтому путь от обратной линии до входа насоса должен быть максимально длинным и с минимальной турбулентностью. Кроме того, использование мелкоячеистого экрана способствует удалению воздуха. Кроме того, испытания показали, что установка сита с размером ячейки 60 меш под углом 30° к горизонтали может удалить до 90 % вовлеченного воздуха, рис. 2.

Рисунок 3. Ограничитель перенапряжения, показанный на рисунке 4, установленный на выходе из насоса, занимает гораздо меньше места, чем аккумулятор. Показатели осциллографа, показанные выше, иллюстрируют, как подавитель резко снижает пульсации давления, а, следовательно, и шум.

Еще одним методом глушения силового агрегата является уменьшение пульсаций давления. Для этой цели часто используются аккумуляторы, но их эффективность ограничена, поскольку они гасят пульсации давления в диапазоне частот для данного размера и давления предварительной зарядки. Кроме того, расчеты накопителей сложны, и может потребоваться несколько накопителей для демпфирования полного диапазона частот пульсаций, испытываемых системой.

В качестве альтернативы можно установить встроенный ограничитель перенапряжений для гашения пульсаций в широком диапазоне частот, рис. трубка, рис. 3. При нормальной работе жидкость просто проходит через глушитель, входя в один конец трубки и выходя из другого. Однако, если давление увеличивается, например, из-за пульсации насоса, жидкость проходит радиально наружу через перфорацию трубки, преодолевает давление азота и расширяет диафрагму наружу. Воздействие колебаний давления на сжатый азот смягчает вибрацию, поэтому давление на выходе становится более плавным, а, следовательно, работа насоса тише. Кроме того, выбор размера прост, потому что глушитель подбирается в соответствии с размером нагнетательной линии насоса.

Поиск больше

Рис. 4. В ограничителе перенапряжения используется газообразный азот под давлением, эластичная мембрана и металлическая трубка с сотнями отверстий для гашения пульсаций давления. На приведенном выше поперечном сечении резкое увеличение давления заставляет гидравлическую жидкость течь радиально наружу, через отверстия в перфорированной пластине и к мембране, которая нагружена зарядом газообразного азота. При низком давлении жидкости мембрана сжимается вокруг перфорированной трубки. Небольшой размер отверстий предотвращает выдавливание мембраны через них.

Как бы вы ни решили сделать гидравлические системы, которые вы разрабатываете, работают тише, производители компонентов окажутся бесценным ресурсом. Они могут не только предоставить технические характеристики компонентов, но также могут иметь полезную литературу, содержащую дополнительную информацию о снижении уровня шума в гидравлических системах. Лаборатории инженерных служб, которые специализируются на проектировании и испытании гидравлических систем, также могут предоставить решения. Независимо от того, связаны ли они с крупными производителями компонентов или инженерными лабораториями, инженеры по применению обладают обширными знаниями, которые могут включать решения проблем шума, очень похожих на те, с которыми сталкиваются ваши приложения.

Но на этом ресурсы не заканчиваются. Существуют десятки книг, технических отчетов и документов, которые помогут вам узнать больше о контроле шума в гидравлических системах. Обращение к этим ресурсам может не сделать вас экспертом в этой области, но вы, безусловно, сможете лучше решить, какие решения наиболее практичны для ваших приложений.

Чтобы пневматика оставалась тихой

Глушители выхлопа приобрели большее значение с недавним принятием стандарта 1910.1000 OSHA (Управление по охране труда и промышленной безопасности). В частности, стандарт предписывает, чтобы уровень шума не превышал 90 дБА в течение 8-часового рабочего дня из 40-часовой рабочей недели. Кроме того, загрязнение масляным туманом выхлопа сжатого воздуха не должно превышать 4.32 ppm при любой 8-часовой рабочей смене при 40-часовой рабочей неделе. Кроме того, правила OSHA определяют конкретные пределы шума и выбросов, а также периоды времени, в течение которых эти ограничения разрешены. Например, шум выхлопа пневматической системы достигает 115 дБ._A является приемлемым. Однако рабочие могут подвергаться воздействию этого шума только в течение 15 минут в течение 8-часовой смены. Так, если рабочие будут находиться рядом с выпуском пневматической системы в течение всей 8-часовой смены, уровень шума составит всего 90 дБ._A позволено.

В течение десятилетий глушители выхлопных газов использовались для снижения шума и выбросов выхлопных газов сжатого воздуха. Однако сейчас существуют конкретные рекомендации. Внутренняя геометрия для уменьшения скорости воздуха и перегородки для демпфирования звука заботятся о шуме; фильтрация заботится о масле. Но не всякий фильтр-глушитель подойдет.

Стандартный фильтр-глушитель имеет пористый элемент для улавливания любых твердых частиц, которые могли попасть в поток сжатого воздуха. Однако пористые элементы не предназначены для улавливания паров или жидкостей, таких как масло. Таким образом, если в пневматической системе не используется безмасляный воздушный компрессор и лубрикаторы, выхлопной воздух следует направлять через коалесцирующий глушитель.

Коалесцирующий глушитель работает по тому же принципу, что и коалесцирующий фильтр. Когда воздух проходит через коалесцирующий элемент, частицы масла захватываются тремя различными механизмами: прямым перехватом, инерционным воздействием и диффузией. При прямом улавливании частицы масла просто сталкиваются с фильтрующими волокнами и захватываются ими. При инерционном воздействии турбулентный воздушный поток элемента отбрасывает частицы масла на волокна, которые захватывают масло. Диффузия заставляет мельчайшие частицы вибрировать и сталкиваться друг с другом — и, в конечном итоге, с волокнами элемента — что улавливает масло.