?????? 船用離心泵是船體動(dòng)力系統的主要設備和壓力邊界的設備之對安全可靠性要求極高。由于船用離心泵葉輪與導葉的動(dòng)靜干涉作用,以及運行過(guò)程中偏離設計工況時(shí),其流道內流體會(huì )產(chǎn)生非常復雜的壓力脈動(dòng),并會(huì )對船用離心泵水力單元零部件產(chǎn)生復雜的附加動(dòng)態(tài)應力而導致疲勞破壞。為提高船用離心泵的安全可靠性,必須采取合理的措施降低船用離心泵的振動(dòng),這對于提高船用離心泵的穩定性具有重要意義。

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?????? 船用離心泵振動(dòng)成因

?????? 船用離心泵是一種旋轉式流體動(dòng)力機械,當離心泵運行時(shí),由于泵內旋轉部件與靜止部件的相互作用以及流體動(dòng)力學(xué)方面的原因,會(huì )讓轉輪內部產(chǎn)生極大的振動(dòng),從而造成機組振動(dòng),嚴重影響機組的安全穩定運行,其具體分為以下幾個(gè)方面:

?????? 1)設計方面引起的振動(dòng)噪聲

?????? 船用離心泵結構復雜’屬于非對稱(chēng)結構機械。因此當其內部結構設計不合理時(shí),極易引起流體在泵內流動(dòng)不合理,最終造成壓力分布不均流場(chǎng)紊亂’從而引起壓力脈動(dòng),壓力脈動(dòng)會(huì )導致機組產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。因此在設計階段,必須合理設計離心泵流遒,避免因為設計不合理產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲

?????? 2)制造工藝不良引起的振動(dòng)噪聲

?????? 船用漓心泵對于制造精度要求很高,當制造精度難以滿(mǎn)足要求時(shí),也極易引起機組的噪聲振動(dòng)。一般而言·船用離心泵在制造時(shí)必須保怔旋轉部件的冏軸度·保證泵葉輪的質(zhì)量·避免葉輪葉片不光滑,質(zhì)量分布不均等現象。同時(shí)對于葉輪的前后蓋板,必須保誣其厚度均勻一致,從而避免轉子部件旋轉時(shí)產(chǎn)生的周期性應力。同時(shí)由于離心泵葉片為扭曲度較高的葉片,其空間形狀不一致,因此在運行時(shí)會(huì )由于動(dòng)靜干涉,從而引起機組振動(dòng)。

?????? 3)機組安裝不當引起的振動(dòng)

?????? 船用離心泵在安裝時(shí),必須嚴格注意其基準平面的選取。當基準平面選取不合理、泵軸以及旋轉部件安裝不同軸以及泵管道安裝不合理時(shí),都會(huì )引起機組的強烈振動(dòng)。

?????? 4)離心泵使用不當引起的振動(dòng)

?????? 離心泵設計時(shí),一般使其設計工況運行效果最優(yōu)。當其在偏離設計工況下運行時(shí),由于泵內流動(dòng)的不均勻,將產(chǎn)生較大的徑向力,從而使泵轉子發(fā)生一定的偏移。同時(shí),當泵體受到較大的拉力或壓力的情況下,也會(huì )產(chǎn)生噪聲振動(dòng)。

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?????? 船用離心泵減振降噪關(guān)鍵技術(shù)

?????? 1)設計改進(jìn)

?????? 當離心泵內部產(chǎn)生較大的噪聲振動(dòng)時(shí),可以考慮優(yōu)化設計轉輪形狀,從而從根本上消除引起擐動(dòng)的可能性。目前,關(guān)于離心泵的優(yōu)化設計并不成熟,一般優(yōu)化設計方法分為改變泵軸的連接方式。目前離心泵與電機之間的連接方式一般為剛性連接,可以將其改為彈性連接。同時(shí)可以改變離心泵本身的設計情況。如將泵殼體改為雙蝸殼式結構,這樣可以有效提高泵的強度,同時(shí)增加過(guò)流能力,使流體均勻的進(jìn)入轉輪。也可考慮添加分流葉片,添加分流葉片后,離心泵的空化能力增加,泵的抗震能力增強。除此之外,提高泵過(guò)流部件的加工裝配精度也極為重要,這樣可以有效提高泵各零件之間的配合精度,降低安裝誤差。對于船用離心泵等對于穩定性要求較高的離心泵,可以考慮提高泵旋轉部件的安裝平衡精度等級。在合適的情況下,也可在泵內設置加強筋,這樣可以有效提高泵本身的穩定性。本文通過(guò)將泵體連接方式改為彈性連接,同時(shí)將殼體設置為雙螨殼。

?????? 2)加工工藝改進(jìn)

?????? 目前,為了降低泵內的報動(dòng)噪聲,對泵的加工工藝提出了一些進(jìn)方法。目前,對于泵軸等旋轉部件的加工,已經(jīng)由傳統的加工車(chē)床改變?yōu)閿悼剀?chē)床加工。也提出了一些新的加工方法,例如五軸聯(lián)動(dòng)等。而且由于泵葉片的毛坯一般為不銹鋼鑄件,加工余量大而不均勻;葉片是由多張雕塑曲面組成的封閉曲面體。因此對于葉片的加工目前一般采用復雜曲面編程進(jìn)行解決,通過(guò)編程充分發(fā)揮五軸聯(lián)動(dòng)數控加工的潛力。為了降低葉輪及轉子部件的動(dòng)平衡不均度·一般選擇高精度的動(dòng)平衡機械進(jìn)行動(dòng)平衡安裝’這種安裝方法可以將安裝余量降低到0.1gmm/kg

?????? 3)鑄造工藝改進(jìn)

?????? 在鑄造工藝方面·需要著(zhù)重注意兩個(gè)部件的鑄造。一是泵體的鑄造,二是葉輪的鑄造。在泵體的鑄造方面,需要考慮其鮚構的不對稱(chēng)性。因此為了保證流道的完整性和流暢性。一般需要采用金屬模具與塑料脫膽器具的結合,從而保證泵體各部位厚度的致性。鑄造時(shí)的金屬選取極為重要。冋時(shí)鑄造填充材料應當選取樹(shù)脂等材料,以保證殼體滿(mǎn)足承壓要求。對于葉輪鑄造,應當盡量避免鑄造時(shí)引起的變形問(wèn)題。囚此在制作泵葉輪模具時(shí),需要嚴格仔細審閱圖紙,各部位尺寸嚴格按照圖紙進(jìn)行設計。制造完成后,應使用樣板進(jìn)行檢測,確保合格后方能進(jìn)行鑄造。

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?????? 從離心泵產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的因素出發(fā),對某型船用離心泵進(jìn)行了設計、制造改進(jìn),對改進(jìn)后泵進(jìn)行流場(chǎng)模擬與底板模態(tài)分析,并對泵運行時(shí)的振動(dòng)噪聲進(jìn)行測試,最終試驗結果表明,改進(jìn)后泵的振動(dòng)噪聲指標滿(mǎn)足要求。由此可知,將泵與電機由剛性聯(lián)接改為彈性聯(lián)接·對泵體進(jìn)行改型設計以使得泵內流動(dòng)更加順暢提高泵加工裝配精度·改變泵腳板加強筋位置并增加數量,泵進(jìn)口設置加強筋,將電機支座由悍接件改為鑄件,合理地布置軸承以保證彈性聯(lián)接后泵本身軸承承受軸向力,這些改進(jìn)措施可以有效地降低船用離心泵的振動(dòng)噪聲.

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