/ / 1390 /100

2 3 8 OH2-25-200L 14 15 22 26 29 31 41 50 57 62 70 74 ISO 1940

79 95

: 4 6

:3-88813461-021

:88813464 -021

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:

1 1390

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1 1390

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1 1390

8

OH2-25-200L :

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF BLADE PASS FREQUENCY INTERACTION WITH VOLUTE NATURAL

FREQUENCIES IN A CENTRIFUGAL PUMP OH2-25-200L

Abstract

The noise of industrial equipments should be sympathetic with the international standards. The centrifugal pumps shall be designed to minimize the generation of noise and shall not exceed noise limits given in IPS-M-PM-105(Iranian Petroleum standard). Its limitations are 85 dB for pumps and 90 dB for pump and driver (it is necessary to be considered that these criterions are for sound pressure level and the condition without back ground noise and reflection). Thus the prediction of generated noise and prevention of high noise level is the requirement of standard pump design. One of the noise sources is the interaction between blade pass frequency and volute natural frequencies that this interaction leads to resonance phenomena that creates undesired noises and vibrations. In this paper, at first we have done the volute modal analysis and we have determined the first 50 natural modes of the volute, then we have conducted an experimental method for validating these frequencies. At the end of this paper, we have discussed about prevention of resonance phenomenon due to interaction between volute natural frequencies and blade pass frequency. Keywords: centrifugal pump, natural frequency, blade pass frequency, resonance, modal analysis

.

IPS-M-PM-105(1) 85 90 )

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1 1390

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1 1390

10

.

OH2 25 – 200 L 4 )BEP ( . 60

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4- 50

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1 1390

11

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10 363 30.20 2000 35 1088 90.62 4000 11 392 32.62 2000 36 1117 93.04 5000 12 421 35.04 1000 37 1146 95.45 2000 13 450 37.45 2000 38 1175 97.87 3000 14 479 39.87 1000 39 1204 100.29 3000 15 508 42.29 2000 40 1233 102.70 3000 16 537 44.70 2000 41 1262 105.12 4000 17 566 47.12 2000 42 1291 107.54 4000 18 595 49.54 2000 43 1320 109.95 5000 19 624 51.95 2000 44 1349 112.37 3000 20 653 54.37 1000 45 1378 114.79 2000 21 682 56.79 2000 46 1407 117.20 3000 22 711 59.20 2000 47 1436 119.62 6000 23 740 61.62 2000 48 1450 120.83 6000 24 769 64.04 1000 49 1479 123.25 2000 25 798 66.45 2000 50 1508 125.66 3000

:

120 .

16 73 93 109

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6-

120

. 2900

242 .

7- 23

.

.

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http://centrifugalpump.blogfa.com

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info@aryask.com 3 -88813461 -021

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-

)BEP (

.

:

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)NSS( )Z(

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•

80 110

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1390

15

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18

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19

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104 340 122 345 140 348 158 348 176 341 194 342 212 336

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1 1390

21

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8 .

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22

Analytical Methods for measuring pump noise

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. .

1.

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1 1390

23

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1 1390

24

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3 – 60 m 0.75 – 4 kW

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24

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2-

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1 1390

26

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1 1390

27

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28

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.

1 1390

29

API 610 2010

API 610 .

. API 610

.

ISO 5199 2002

ISO 5199 . ISO 5199

.

API 610 ISO 5199

.

ISO 2858

ISO 2858 ISO 5199 . ISO 5199

ISO 2858 . ISO 5199

.

ISO 3661

ISO 3661 ISO 5199 .

ISO 5199 .

API 682

API 682 . API 682

API

610 .

API API 682 .

.

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. H2S Sulfide(SSC) stress

cracking .

NACE MR-0175 .

API 610 .

ISO/TR 17766

ISO/TR 17766

.

ISO/TR 17766

.

ISO 9906

ISO 9906 . ISO 9906

. ISO 9906

.

API 610 1 ISO 5199 2

.

ISO 1940.1

ISO 1940.1 . ISO

1940.1 .

. ISO 1940.1

.

1 1390

30

API 671

API 671 .

API 610 API 671 .

ISO 281

ISO 281 .

ISO 281 .

ISO 3740 ISO 3744 ISO 3746

ISO 3740 ISO 3744 ISO 3746

.

ISO 5198

ISO 5198 .

) A ( .

EN 10204

.

ASME SEC V, DIV 2, ARTICLE 6

.

.

ASME SEC VIII, DIV 1, APPENDIX 07

.

43ISO 67

.

ASME/ANSI B16.5

.

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NFPA 20

.

API 611

.

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API 686

.

10-ASTM F998

3 .

.

1 1390

31

1.

. .

.

. .

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. ASTM A-48-40 )

40000 2720 ( . 55

200 . 200 A-216 WCA/WCC .

.

12 )A-743 CA15 .( )A-744

CF8M ( .

) 100 ( 3.5

)A-352 LC3 .( 200 A-276

304 . )B-148 – Alloy C 95 800 (

. B 150-

Alloy 63 200 .

. ) 67 60 70 (

) 15 ( .

.

.

.

1 1390

32

.

.

ISO API . .

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2.

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34

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1,000 – 3,000 1.75 b2 > 3,000 1.6 b2

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. : D3 Ns

D2 x 1.05 600 – 1,000 D2 x 1.06 1,000 – 1,500 D2 x 1.07 1,500 – 2,500 D2 x 1.09 2,500 – 4,000

3 -

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39

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25-

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1 1390

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27-

CF Turbo 8 CF Turbo CFturbo Software & Engineering GmbH

. . .

. CF Turbo

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. CAE CFD ..

1 1390

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42

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Interference 60 (0.002 5)

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Interference 50 (0.002 0)

3 -

.

.

.

.

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5- 7853.98 .

6- 7.5 ) 1400 4250 1850 ( .

6- OH2-25-200L

:

7- OH2-25-200L

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3 3.5

:

:

8-

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:

10-

2900 33

API610 20

.

.

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1 1390

72

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. API610

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1 1390

74

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3.

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1 1390

75

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1 1390

76

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4. .

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3.

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8- API ISO

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9-

1 1390

78

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6.

.

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7.

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8.

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9.

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. 12.

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13.

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11-

14.

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1 1390

79

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Chokeless .

) 1 - 4 ( .

.

1- 4 :

" " .

.

. 1 - 5 .

.

1- 5 :

. .

.

.

.

.

.

1 1390

81

:

* * *

.

: * *

.

:

* 2/1 4/1

* . *

. * 5400 .

* * 170 77

* 5400 ) ( .

* " " ) 2 -2 ( .

* .

.

* 158 70 .

.

.

A .

:

* . *

. *

.

. .

:

Abrasion

. 2-1

: )Gouging(

:

* )( )(

* ) (

)Abrasion ( )Wear ( Erosion .

2- 1 : Abrasion

1 1390

82

.

.

Abrasion .

. .

: ) 2- 2(

:

( ) (

) ( . (

. (

.

2- 2 : Erosion

: / .

.

/

.

) ( /

.

.

.

.

. .

: *

. .

* . .

: (H)

. Hw ) ( Hm ) .(

(HR) Hm/Hw

HR .HR

. HR

. .

.

. .

ER em/ew . em

ew . 2- 3 .

HR ER .

.

)Sm ( .

1 1390

83

. :

.

.

.

. .

: * (SG) * *

.

. . .

.

) (

. .

) (

.

) 50 ( .

.

. 1600 3300 .

4 3920 6 535

2700 ) 4 ( 375 ) 6 (

.

2- 3 :

.

.

. .

. 2 - 4 .

) ( 2- 5 .

.

. :

1 1390

84

) (

.

2- 4 : ) (

.

) 2- 6 .(

2- 5 : ) (

2- 6 : )(

.

. .

.

.

(rpm) ) 2 - 7(

) (

. Stuffing Box

.

.

2- 7 :

1 1390

85

) 2 - 8.(

2- 8 : ) (

.

. A

.

.

.

.

.

.

.

2- 9 :

2- 9 .

: ( ( 30

. (

. ( 30

) .(

( . (

.

( .

( .

) ( .

.

.

2- 10 .

.

.

.

. ) 2-

11 ( .

1 1390

86

.

2- 10 :

Hve

) 2 - 12 ( Hd = Zd + Hfd + Hve + Hpf

= Hgd + Hvd Hve Hvd

Hpf .

2- 11 :

.

.

2- 12 :

.

. .

.

:

.

.

) ( .

.

: * d50 )d50

50 50 .(

*

* (SG) *

2 - 3 (HR/ER) .

.

.

1 1390

87

.

.

.

OH1/SL 3-1 .

3-1 : OH1/SL

.

.

NPSH

(NPSH) .

.

)Froth Pumping( ) (

. Froth factor 150 %

500 % .

Q Qf . Qf Q

.Q Qf

.

)Sm ( . Sm .

. )Vd (

.

.

3- 2 .

6 . 5 ½ .

.

.

3- 2 :

. .

.

.

1 1390

88

.

) .(

) ( . * * *

:

* Tailing disposal

* Mill classifier

* 400

) 1250 .(

) .(

.

.

.

) ( .

. .

.

.

70 :

(S) = 2.65 d50 = 211 )0.211 (

Cw = 30 % (Zd) = 65

)Zs( = 3 )( = 325

= 5 x 90 ) 3 -3 ( .

.

:

70 tons =

26.4 tons / hour = 70 / 2.65 =

163.33 tons/hr = 70 (100 – 30)/30 =

Cw = 30%

233.33 tons/hr = 70 + 163.33 =

) ( )(

189.73 tons/hr = 163.33 + 26.4 =

) ( )(

1.23 = 233.33/189.73 =

(Sm) ) ( )(

758 gpm = (189.73 x 2000)/ (60 x 8.34)

=

13.9 % = 100/189.73 x 26.4 =

(Cv)

) ( ) ( 100

6

: .

: V = Q = gpm d =

V :

:

1 1390

89

: VL = D : g =32.2

FL 7- 2 Cv = 13.9% d50 = 211 ) ( FL =

1.04

:

VL V

)6 ( . Hf

) 3- 3 3- 4 ( .

=325 5 x 90 =55

=380 6 8.6 ft/sec

f = 0.0163 . :

14.23 380

4 . 4 6 . 3 - 4

. 30 :

. V2/2g (8.6)2/2x32.2 = 1.15 ft

3 - 4 . 6 .

) 3- 5 3- 6 (

2 - 3 14.8 HR/ER . 0.95

(Hw) :

3-3 :

758 GPM 83.3 ft 1.23 .

5 1067 rpm ) 3 - 8 ( .

67) % 3 -8 ( :

40HP .

1 1390

90

: HR = ER . BHP (Hm

= 79.14 ft) ER ew .

3- 4 :

3- 5 :

3- 6 :

3- 7 :

3- 8 :

1 1390

91

:

.

. .

OH1/SL

OH1/SL / .

.

Heavy Duty OH1/SL .

.

4- 1 : OH1/SL

1 12 .

VS4/SL VS4/SL

.

. 1 10 .

4- 2 : VS4/SL

:

.

.

1 I-1 GG 25 2 I-3 GGG 40 3 I-4 Ni-Hard 1 4 I-5 Ni-Hard 4 5 I-6 Ni-Resist (Cooper free) 6 C-6 13% 7 A-1 Cr-Ni-Mo Steel 8 A-8 316 9 R-1 Standard Liner Rubber 10 R-2 Nitrile Rubber 11 R-3 Neoprene (CR)

1 1390

92

1 I-1 2 I-3 I-3 I-1 .

3 I-4 I-4 .

. .

4 I-5 5 I-6 6 C-6

7 A-1 A-1 . .

8 A-8 9 R-1 R-1 . . 10 R-2 R-2 .R-2 .

11 R-3 ) ( .

. .

:

Hf .

Hf . Hf .

Hf .

50 . Hf

A .

Hf . )

( .

A: 50 300 Cw 40 % .

6 - 1 . Hf

Hf Hf 1.30 VL . Hf

0.70 VL Hf Hf VL .

: - 1.3 VL ) :(Hf Hf

.

- 0.7 VL ) :(Hf Hf Hf VL .

VL .

Hf Hf .

6- 1 : Hf A Hf A

Hf . 6 - 1 Hf

Hf . Hf 1.3 VL Hf .

1 1390

93

Hf A .

.

B : 50 300 Cw 40 % .

A .

. Cw . Cw , S, Sl , d50

. Hf .

Hf . 40 % A

VL A .

B Hf . Hf

6 - 1 . Hf

. Hf .

B .

: *Mill Discharge Plant

*Thickener Underflow

*Sand Tailing Stacking * Gravity Concentrator Feed

C: 300 Cw 20 % .

C A .

Cw 20 % .

. VL Hf 1.1 Hf .

D: 300 Cw 20 % .

D A . Hf A .

Hf VL .

. :

) 50

( ) (

.

. 50

.

. 50

. V VL

.

.

7- 1 : FL

–

VL .

1 1390

94

VL .

:

VL = FL (2gD(S-Sl)/Sl) FL .

) 7 -1 (

.

90 ) (

2 1 . ) (

.

.

7- 2 .

FL VL 7 - 1 .

.

7- 2 : FL

–

1 1390

95

.

.

.

1

. .

.

.

: ( ml/hr GPH . ( . ( . ( DCS PLC

. ( . (

2 4 -1 .

2 -1

AC .

.

2 -2

.

.

2 -3

. ) 1 .(

.

. 2 -4 Liquid End

.

.

1 3

.

) 2.(

.

2 -

) 3.(

1 1390

96

3 - .

50 50 .

) 4 .(

. ±1 .

4 –

. 10 100

. Milton Roy

Centrac 1 . 1 100 .

4

. .

40 51 2500

9500 . PSI 30 000 Bar 2000

. .

5

.

. .

:

. .

5

.

. .

. ) (

.

.

. .

NPSHr .

6 : 5 -1

) 7 .( :

( ( (NPSHr

1 1390

97

7

. .

.

.

.

. .

1000 600 . 5 -2

) 8 .( .

.

. .

.

. .

. .

.

.

. PSI 3500

. 250 .

8

.

.

. ) 8 9(

. .

- .

.

) 10.(

9 . .

1 1390

98

. .

. NPSH .

10 . 5 -3

.

.

.

. )

11 .( .

.

15 . .

. 5 -4

)

12 .( .

11 -

. ) (

. .

.

.

12 .

5 -5 HPD

. .

HDP . .

.NPSH .

. (

. .

.

. NPSH .

)

13.( (

14 16 .

1 1390

99

14 A C . B D

.

13 HPD

14 A C .

D . 15 A C . B

. D .

. .

15 A C

D . 16 A C

D .

Refill . .

PTFE )17 .(

15 A C D .

PTFE .

.

.

17 200

300 . 6

.

. .

.

.

. .

6 -1 18

.

. By-

pass . 50

. By-pass

1 1390

100

.

.

18 .

By-pass . 6 -2

.

) 19 20 .(

Cross head .

) 19 .( Cross head

.

.

. ) 90

( .

. .

.

0 100 . .

.

7

. .

19 .

.

20 .

. 7 -1

.

.

7 -2 Back Pressure

51 .

. 7 -3

. 90

. 60 .

7 -4

.

.