?????? 船用離心泵是船體動力系統(tǒng)的主要設(shè)備和壓力邊界的設(shè)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靜干涉作用,以及運行過程中偏離設(shè)計工況時,其流道內(nèi)流體會產(chǎn)生非常復雜的壓力脈動,并會對船用離心泵水力單元零部件產(chǎn)生復雜的附加動態(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,這對于提高船用離心泵的穩(wěn)定性具有重要意義。

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?????? 船用離心泵振動成因

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

?????? 1)設(shè)計方面引起的振動噪聲

?????? 船用離心泵結(jié)構(gòu)復雜’屬于非對稱結(jié)構(gòu)機械。因此當其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理時,極易引起流體在泵內(nèi)流動不合理,最終造成壓力分布不均流場紊亂’從而引起壓力脈動,壓力脈動會導致機組產(chǎn)生振動噪聲。因此在設(shè)計階段,必須合理設(shè)計離心泵流遒,避免因為設(shè)計不合理產(chǎn)生的振動噪聲

?????? 2)制造工藝不良引起的振動噪聲

?????? 船用漓心泵對于制造精度要求很高,當制造精度難以滿足要求時,也極易引起機組的噪聲振動。一般而言·船用離心泵在制造時必須保怔旋轉(zhuǎn)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(xiàn)象。同時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(zhuǎn)子部件旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的周期性應力。同時由于離心泵葉片為扭曲度較高的葉片,其空間形狀不一致,因此在運行時會由于動靜干涉,從而引起機組振動。

?????? 3)機組安裝不當引起的振動

?????? 船用離心泵在安裝時,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(zhuǎn)部件安裝不同軸以及泵管道安裝不合理時,都會引起機組的強烈振動。

?????? 4)離心泵使用不當引起的振動

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

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?????? 船用離心泵減振降噪關(guān)鍵技術(shù)

?????? 1)設(shè)計改進

?????? 當離心泵內(nèi)部產(chǎn)生較大的噪聲振動時,可以考慮優(yōu)化設(shè)計轉(zhuǎn)輪形狀,從而從根本上消除引起擐動的可能性。目前,關(guān)于離心泵的優(yōu)化設(shè)計并不成熟,一般優(yōu)化設(shè)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。同時可以改變離心泵本身的設(shè)計情況。如將泵殼體改為雙蝸殼式結(jié)構(gòu),這樣可以有效提高泵的強度,同時增加過流能力,使流體均勻的進入轉(zhuǎn)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(wěn)定性要求較高的離心泵,可以考慮提高泵旋轉(zhuǎn)部件的安裝平衡精度等級。在合適的情況下,也可在泵內(nèi)設(shè)置加強筋,這樣可以有效提高泵本身的穩(wěn)定性。本文通過將泵體連接方式改為彈性連接,同時將殼體設(shè)置為雙螨殼。

?????? 2)加工工藝改進

?????? 目前,為了降低泵內(nèi)的報動噪聲,對泵的加工工藝提出了一些進方法。目前,對于泵軸等旋轉(zhuǎn)部件的加工,已經(jīng)由傳統(tǒng)的加工車床改變?yōu)閿?shù)控車床加工。也提出了一些新的加工方法,例如五軸聯(lián)動等。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行解決,通過編程充分發(fā)揮五軸聯(lián)動數(shù)控加工的潛力。為了降低葉輪及轉(zhuǎn)子部件的動平衡不均度·一般選擇高精度的動平衡機械進行動平衡安裝’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

?????? 在鑄造工藝方面·需要著重注意兩個部件的鑄造。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(gòu)的不對稱性。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(jié)合,從而保證泵體各部位厚度的致性。鑄造時的金屬選取極為重要。冋時鑄造填充材料應當選取樹脂等材料,以保證殼體滿足承壓要求。對于葉輪鑄造,應當盡量避免鑄造時引起的變形問題。囚此在制作泵葉輪模具時,需要嚴格仔細審閱圖紙,各部位尺寸嚴格按照圖紙進行設(shè)計。制造完成后,應使用樣板進行檢測,確保合格后方能進行鑄造。

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?????? 從離心泵產(chǎn)生振動噪聲的因素出發(fā),對某型船用離心泵進行了設(shè)計、制造改進,對改進后泵進行流場模擬與底板模態(tài)分析,并對泵運行時的振動噪聲進行測試,最終試驗結(jié)果表明,改進后泵的振動噪聲指標滿足要求。由此可知,將泵與電機由剛性聯(lián)接改為彈性聯(lián)接·對泵體進行改型設(shè)計以使得泵內(nèi)流動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(shù)量,泵進口設(shè)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,這些改進措施可以有效地降低船用離心泵的振動噪聲.

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