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水泵振动的消除方法

從水泵的水力、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),到泵的安裝、運(yùn)行、維護(hù)等方面幾提出了減輕泵振動(dòng)的措施。保證泵零部件結(jié)構(gòu)尺寸、精度與泵的無過載性能等水力特性相適應(yīng);保證泵的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)與泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)吻合;保證加工精度與設(shè)計(jì)精度的一致性;保證零部件安裝質(zhì)量與其運(yùn)行要求的一致性;保證檢修質(zhì)量與零部件磨損規(guī)律的一致性,可以減輕泵的振動(dòng)。
  消除水泵振動(dòng)的方法
    從設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)消除振動(dòng)
    1.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面注意的問題
    1)軸的設(shè)計(jì)。增加傳動(dòng)軸支撐軸承的數(shù)目,減小支撐間距,在適當(dāng)范圍內(nèi)減小軸長(zhǎng),適當(dāng)加大軸的直徑,增加軸的剛度;當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近或整數(shù)倍于泵轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率時(shí),泵就會(huì)猛烈振動(dòng)起來,所以在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使傳動(dòng)軸的固有頻率避開電機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率;提高軸的制造質(zhì)量,防止質(zhì)量偏心和過大的形位公差。
    2)滑動(dòng)軸承的選擇。采用無須潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承;在液態(tài)烴等化工泵中,滑動(dòng)軸承材料應(yīng)采用具有良好自潤(rùn)滑性能的材料,比如聚四氟乙烯;在深井熱水泵中,導(dǎo)流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì),并合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu),使滑動(dòng)軸承的固定可靠;葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩擦因數(shù)小的摩擦副,比如M20lK石墨材料一鋼;限制最高轉(zhuǎn)速;提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。
    3)使用應(yīng)力釋放系統(tǒng)。對(duì)于輸送熱水的泵,設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使由泵體變形而引起的連接件之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力得以釋放,比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套,避免泵體直接和剛度很大的基礎(chǔ)接觸。
    2.水泵的水力設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
    1)合理地設(shè)計(jì)水泵葉輪及流道,使葉輪內(nèi)少發(fā)生汽蝕和脫流;合理選擇葉片數(shù)、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數(shù)等參數(shù),消除揚(yáng)程曲線駝峰;泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離,有資料認(rèn)為該值為葉輪外徑的十分之一時(shí),脈動(dòng)壓力最小;把葉片的出口邊緣做出傾角(比如做成20。左右),來減小沖擊;保證葉輪與蝸殼之間的間隙;提高泵的工作效率。同時(shí),對(duì)泵的出水流道等相關(guān)流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),減少水力損失引起的振動(dòng)。合理設(shè)計(jì)各種泵的進(jìn)水段處的吸入室,以及壓縮級(jí)的機(jī)械結(jié)構(gòu),減少壓力脈沖,可以保證流場(chǎng)穩(wěn)定,提高泵的工作效率,減小能量損失,也可以提高泵的振動(dòng)動(dòng)態(tài)性能的穩(wěn)定性。
    2)汽蝕振動(dòng)是泵振動(dòng)的很重要的一部分。當(dāng)泵的人口壓力低于相應(yīng)水溫下的和壓力時(shí),會(huì)發(fā)生伴隨劇烈振動(dòng)的汽蝕。減小汽蝕的措施包括:確定水泵的安裝高度時(shí),使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量;適當(dāng)加大進(jìn)水管直徑,縮短進(jìn)水管長(zhǎng)度,減少管路附件,通流部分?jǐn)嗝孀兓柿η笞钚?,提高管壁的粗糙?減少?gòu)濐^數(shù)目和加大管道轉(zhuǎn)彎角度;降低水泵的工作轉(zhuǎn)速;采用抗空化汽蝕的材料,比如不銹鋼,或在容易發(fā)生汽蝕的部位涂環(huán)氧樹脂;進(jìn)水流道設(shè)計(jì)要合理,力求平滑,使進(jìn)人葉輪的水流速度和壓力分布均勻,避免局部低壓區(qū);提高制造加工質(zhì)量,避免因?yàn)槿~片型線不準(zhǔn)確造成局部流速過大,壓降過多;提高泵裝置的抗汽蝕性能,包括在泵的進(jìn)口處設(shè)置水力增能器,增能器的結(jié)構(gòu),提高泵的吸人壓頭,從而提高泵裝置汽蝕余量;增加幾何倒灌高度;盡量減少進(jìn)水管路水頭損失;采用雙吸式泵。
    為了保證吸水管或壓水管內(nèi)無空氣積存,吸水管的任何部分都不能高過水泵的進(jìn)口。為了減小人水口處的壓力脈動(dòng),吸水管路直徑應(yīng)比泵人口直徑大一個(gè)尺寸數(shù)量級(jí),以便水流在泵人口處有一定的收縮,使流速分布比較均勻,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)在泵人口前有一段直管,直管長(zhǎng)度不小于管路直徑的10倍。
    注意創(chuàng)造良好進(jìn)水條件,進(jìn)水池內(nèi)水流要平穩(wěn)均勻,以消除伴隨卡門渦旋的振動(dòng)。
    3)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)的重量應(yīng)為泵和電機(jī)等機(jī)械重量總合的三倍以上;盛水池的基礎(chǔ)應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度;電機(jī)支架與基礎(chǔ)最好做成一體或做成面接觸;在泵和支架之間設(shè)置隔振墊或隔振器。另外,在管路之間采用減振材料連接,減少管路布置,可以消除彈性接觸和水力損失帶來的振動(dòng)。
    3.從安裝和維護(hù)過程作為消除水泵振動(dòng)的方法
    1)軸和軸系。安裝前檢查水泵軸、電機(jī)軸、傳動(dòng)軸有沒有彎曲變形、質(zhì)量偏心的情況,若有,則必須矯正或者進(jìn)一步加工;檢查與導(dǎo)軸承接觸的傳動(dòng)軸,是否因彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激力。如果監(jiān)測(cè)表明,軸實(shí)際上已經(jīng)彎曲了,則矯正泵軸。同時(shí),檢查軸的端間隙值,若該值過大,則表明軸承已磨損,需更換軸承。
    2)葉輪。動(dòng)、靜平衡是否合格。
    3)聯(lián)軸器。螺栓間距是否良好;彈性柱銷和彈性套圈結(jié)合不能過緊;聯(lián)軸器內(nèi)孔與軸的配合是否過松,若太松,可采用諸如噴涂的方法來減小聯(lián)軸器內(nèi)徑直至其達(dá)到過渡配合所要求的尺寸,而后將聯(lián)軸器固定在軸上。
    4)滑動(dòng)軸承。間隙值是否符合標(biāo)準(zhǔn);各處潤(rùn)滑是否良好;提高泵的軸瓦檢修工藝水平,嚴(yán)格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序,保證軸瓦與軸頸的接觸面積達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn):
    ①泵軸頸與軸承間隙值,通過更換前后軸承、研磨、刮瓦、調(diào)整等手段達(dá)到合格。
    ②泵軸承體與軸承箱球面頂間隙值合格。③泵軸軸承下瓦和泵軸軸頸接觸點(diǎn)及接觸角度:標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下瓦背與軸承座接觸面積應(yīng)在60%以上,軸頸處滑動(dòng)接觸面上的接觸點(diǎn)密度保持在每平方厘米2一4個(gè)點(diǎn),接觸角度保持在60“一90”。
    5)支架和底板。及時(shí)發(fā)現(xiàn)有振動(dòng)的支撐件的疲勞情況,防止因?yàn)閺?qiáng)度和剛度降低造成固有頻率下降。
    6)間隙和易損件。保證電機(jī)軸承間隙合適;適當(dāng)調(diào)整葉輪與渦殼之間的間隙;定期檢查、更換葉輪口環(huán)、泵體口環(huán)、級(jí)間襯套、隔板襯套等易磨損零件。
    4.由于離心泵選型和操作不當(dāng)引起的振動(dòng)
    兩泵并聯(lián)應(yīng)保證泵性能相同。泵性能曲線應(yīng)為緩降型為好,不能有駝峰。使用時(shí)要注意:消除導(dǎo)致水泵超載的因素,比如流道堵塞;適當(dāng)延長(zhǎng)泵的啟時(shí)間,減小對(duì)傳動(dòng)軸的擾動(dòng),減小轉(zhuǎn)動(dòng)部件和靜止零件之間的碰撞和摩擦,以及由此引起的熱變形;對(duì)于水潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承,啟動(dòng)過程中應(yīng)加足預(yù)潤(rùn)滑水,避免干啟動(dòng),直至水泵出水后再停止注水;定期向需要注油的軸承適量注油;對(duì)于長(zhǎng)軸液下離心泵,因?yàn)檩S系存在著扭轉(zhuǎn)振動(dòng),若使用的有推力瓦,則受損傷的主要是推力瓦,這時(shí)可以適當(dāng)提高潤(rùn)滑油的粘度,防止液體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜的破壞。最后,為了防止泵的振幅過大,還可以使用測(cè)量分析振動(dòng)狀況來確定水泵的最佳工作參數(shù)。
  結(jié)論
    泵振動(dòng)的誘因包括機(jī)械的、水力的和電力的原因。
    振動(dòng)控制綜合反映了機(jī)械加工工藝、機(jī)械安裝人員的操作水平、水泵操作人員的素質(zhì)、水力設(shè)計(jì)軟件的功能、各部分材料性能狀況、監(jiān)測(cè)儀器的性能。實(shí)際工作中,排除振動(dòng)要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和理論分析,將振動(dòng)機(jī)理分析和實(shí)際檢測(cè)儀器得到的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。很多振動(dòng)可以通過提高設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量,提高操作水平,加強(qiáng)日常維護(hù)予以消除。伴隨著新材料技術(shù)的發(fā)展和新工藝的出現(xiàn),以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)值方法和流體力學(xué)基礎(chǔ)理論的進(jìn)步,加上振動(dòng)噪聲診斷技術(shù)的興起和發(fā)展,水泵的設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)水平必將蒸蒸日上,性能也一定會(huì)日趨優(yōu)化,動(dòng)態(tài)性能也會(huì)日趨穩(wěn)定。
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