?????? 船用離心泵是船體動(dòng)力系統(tǒng)的主要設(shè)備和壓力邊界的設(shè)備之對(duì)安全可靠性要求極高。由于船用離心泵葉輪與導(dǎo)葉的動(dòng)靜干涉作用,以及運(yùn)行過(guò)程中偏離設(shè)計(jì)工況時(shí),其流道內(nèi)流體會(huì)產(chǎn)生非常復(fù)雜的壓力脈動(dòng),并會(huì)對(duì)船用離心泵水力單元零部件產(chǎn)生復(fù)雜的附加動(dòng)態(tài)應(yīng)力而導(dǎo)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(duì)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(dòng)成因

?????? 船用離心泵是一種旋轉(zhuǎn)式流體動(dòng)力機(jī)械,當(dāng)離心泵運(yùn)行時(shí),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(dòng)力學(xué)方面的原因,會(huì)讓轉(zhuǎn)輪內(nèi)部產(chǎn)生極大的振動(dòng),從而造成機(jī)組振動(dòng),嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,其具體分為以下幾個(gè)方面:

?????? 1)設(shè)計(jì)方面引起的振動(dòng)噪聲

?????? 船用離心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜’屬于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)機(jī)械。因此當(dāng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理時(shí),極易引起流體在泵內(nèi)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(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。因此在設(shè)計(jì)階段,必須合理設(shè)計(jì)離心泵流遒,避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(duì)于制造精度要求很高,當(dāng)制造精度難以滿足要求時(shí),也極易引起機(jī)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(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(shí)對(duì)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(shí)產(chǎn)生的周期性應(yīng)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(yùn)行時(shí)會(huì)由于動(dòng)靜干涉,從而引起機(jī)組振動(dòng)。

?????? 3)機(jī)組安裝不當(dāng)引起的振動(dòng)

?????? 船用離心泵在安裝時(shí),必須嚴(yán)格注意其基準(zhǔn)平面的選取。當(dāng)基準(zhǔn)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(shí),都會(huì)引起機(jī)組的強(qiáng)烈振動(dòng)。

?????? 4)離心泵使用不當(dāng)引起的振動(dòng)

?????? 離心泵設(shè)計(jì)時(shí),一般使其設(shè)計(jì)工況運(yùn)行效果最優(yōu)。當(dāng)其在偏離設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí),由于泵內(nèi)流動(dòng)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(shí),當(dāng)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(shè)計(jì)改進(jìn)

?????? 當(dāng)離心泵內(nèi)部產(chǎn)生較大的噪聲振動(dòng)時(shí),可以考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)并不成熟,一般優(yōu)化設(shè)計(jì)方法分為改變泵軸的連接方式。目前離心泵與電機(jī)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(shè)計(jì)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(qiáng)度,同時(shí)增加過(guò)流能力,使流體均勻的進(jìn)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(qiáng)。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(duì)于船用離心泵等對(duì)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(jí)。在合適的情況下,也可在泵內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)筋,這樣可以有效提高泵本身的穩(wěn)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(shè)置為雙螨殼。

?????? 2)加工工藝改進(jìn)

?????? 目前,為了降低泵內(nèi)的報(bào)動(dòng)噪聲,對(duì)泵的加工工藝提出了一些進(jìn)方法。目前,對(duì)于泵軸等旋轉(zhuǎn)部件的加工,已經(jīng)由傳統(tǒng)的加工車(chē)床改變?yōu)閿?shù)控車(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(duì)于葉片的加工目前一般采用復(fù)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(shù)控加工的潛力。為了降低葉輪及轉(zhuǎn)子部件的動(dòng)平衡不均度·一般選擇高精度的動(dòng)平衡機(jī)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(gòu)的不對(duì)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(shí)的金屬選取極為重要。冋時(shí)鑄造填充材料應(yīng)當(dāng)選取樹(shù)脂等材料,以保證殼體滿足承壓要求。對(duì)于葉輪鑄造,應(yīng)當(dāng)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(yán)格仔細(xì)審閱圖紙,各部位尺寸嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行設(shè)計(jì)。制造完成后,應(yīng)使用樣板進(jìn)行檢測(cè),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(duì)某型船用離心泵進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制造改進(jìn),對(duì)改進(jìn)后泵進(jìn)行流場(chǎng)模擬與底板模態(tài)分析,并對(duì)泵運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)噪聲進(jìn)行測(cè)試,最終試驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后泵的振動(dòng)噪聲指標(biāo)滿足要求。由此可知,將泵與電機(jī)由剛性聯(lián)接改為彈性聯(lián)接·對(duì)泵體進(jìn)行改型設(shè)計(jì)以使得泵內(nèi)流動(dòng)更加順暢提高泵加工裝配精度·改變泵腳板加強(qiáng)筋位置并增加數(shù)量,泵進(jìn)口設(shè)置加強(qiáng)筋,將電機(jī)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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