如何从设计环节消除水泵的振动

zhanqin_admin技术文库2017-08-30阅读(3170)

 很多技术人员都想了解如何从设计环节消除水泵的振动,本文特从从水泵的水力、机械结构设计等方面提出了减轻泵振动的措施。【秦皇岛占秦,威乐(wilo)水泵授权代理商】


如何从设计环节消除水泵的振动

 

    1. 机械结构设计方面注意的问题

   (1)轴的设计。增加传动轴支撑轴承的数目,减小支撑间距,在适当范围内减小轴长,适当加大轴的直径,增加轴的刚度;当泵轴转速逐渐增加并接近或整数倍于泵转子的固有振动频率时,泵就会猛烈振动起来,所以在设计时,应使传动轴的固有频率避开电机转子角频率;提高轴的制造质量,防止质量偏心和过大的形位公差。

    (2)滑动轴承的选择。采用无须润滑的滑动轴承;在液态烃等化工泵中,滑动轴承材料应采用具有良好自润滑性能的材料,比如聚四氟乙烯;在深井热水泵中,导流衬套选择填充聚四氟乙烯、石墨和铜粉的材质,并合理设计其结构,使滑动轴承的固定可靠;叶轮密封环和泵体密封环处采用摩擦因数小的摩擦副, 比如M20lK石墨材料一钢;限制最高转速;提高轴瓦承载能力及轴承座的刚度。

    (3)使用应力释放系统。对于输送热水的泵,设计时,应使由泵体变形而引起的连接件之间的结构应力得以释放,比如在泵体地脚螺栓上面增加螺栓套,避免泵体直接和刚度很大的基础接触。

    2. 水泵的水力设计注意事项

   (1)合理地设计水泵叶轮及流道,使叶轮内少发生汽蚀和脱流;合理选择叶片数、叶片出口角、叶片宽度、叶片出口排挤系数等参数,消除扬程曲线驼峰;泵叶轮出口与蜗壳隔舌的距离,有资料认为该值为叶轮外径的十分之一时,脉动压力最小;把叶片的出口边缘做出倾角(比如做成20。左右),来减小冲击;保证叶轮与蜗壳之间的间隙;提高泵的工作效率。同时,对泵的出水流道等相关流道进行优化设计,减少水力损失引起的振动。合理设计各种泵的进水段处的吸入室,以及压缩级的机械结构,减少压力脉冲,可以保证流场稳定,提高泵的工作效率,减小能量损失,也可以提高泵的振动动态性能的稳定性。

   (2)汽蚀振动是泵振动的很重要的一部分。当泵的人口压力低于相应水温下的和压力时,会发生伴随剧烈振动的汽蚀。减小汽蚀的措施包括:确定水泵的安装高度时,使装置的有效汽蚀余量大于泵的最小装置汽蚀余量;适当加大进水管直径,缩短进水管长度,减少管路附件,通流部分断面变化率力求最小,提高管壁的粗糙度;减少弯头数目和加大管道转弯角度;降低水泵的工作转速;采用抗空化汽蚀的材料,比如不锈钢,或在容易发生汽蚀的部位涂环氧树脂;进水流道设计要合理,力求平滑,使进人叶轮的水流速度和压力分布均匀,避免局部低压区;提高制造加工质量,避免因为叶片型线不准确造成局部流速过大,压降过多;提高泵装置的抗汽蚀性能,包括在泵的进口处设置水力增能器,增能器的结构,提高泵的吸人压头,从而提高泵装置汽蚀余量;增加几何倒灌高度;尽量减少进水管路水头损失;采用双吸式泵。

    为了保证吸水管或压水管内无空气积存,吸水管的任何部分都不能高过水泵的进口。为了减小人水口处的压力脉动,吸水管路直径应比泵人口直径大一个尺寸数量级,以便水流在泵人口处有一定的收缩,使流速分布比较均匀,同时还应当在泵人口前有一段直管,直管长度不小于管路直径的10倍。

    注意创造良好进水条件,进水池内水流要平稳均匀,以消除伴随卡门涡旋的振动。

(3)基础的设计。基础的重量应为泵和电机等机械重量总合的三倍以上;盛水池的基础应具有相当的强度;电机支架与基础最好做成一体或做成面接触;在泵和支架之间设置隔振垫或隔振器。另外,在管路之间采用减振材料连接,减少管路布置,可以消除弹性接触和水力损失带来的振动。

   3. 综述:

总的看来,保证泵零部件结构尺寸、精度与泵的无过载性能等水力特性相适应;保证泵的实际运行工况点与泵的设计工况点吻合、保证加工精度与设计精度的一致性、保证零部件安装质量与其运行要求的一致性、保证检修质量与零部件磨损规律的一致性,都可以减轻泵的振动。

泵振动的诱因包括机械的、水力的和电力的原因。振动控制综合反映了机械加工工艺、机械安装人员的操作水平、水泵操作人员的素质、水力设计软件的功能、各部分材料性能状况、监测仪器的性能。在实际工作中,排除振动要结合经验和理论分析,将振动机理分析和实际检测仪器得到的数据结合起来。很多振动可以通过提高设计和安装质量,提高操作水平,加强日常维护予以消除。

伴随着新材料技术的发展和新工艺的出现,以及电子计算机技术与数值方法和流体力学基础理论的进步,加上振动噪声诊断技术的兴起和发展,水泵的设计、使用、维护水平必将蒸蒸日上,性能也一定会日趋优化,动态性能也会日趋稳定。【秦皇岛占秦,威乐(wilo)水泵授权代理商】