水泵振動(dòng)和噪聲的解決方法

曹崇宏++仇偉偉++孔江峰

摘 要：本文從水泵生產(chǎn)振動(dòng)和噪聲的原因入手，提出有效解決水泵振動(dòng)和噪聲的有效措施，希望本文能為合理使用水泵提供一些有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：水泵；振動(dòng)；噪聲；解決方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TH34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

水泵是使用非常廣泛的機(jī)械，其振動(dòng)噪聲引發(fā)的干擾問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。水泵在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生間歇的、不規(guī)則的、隨機(jī)的、連續(xù)的噪聲，該噪聲具有聲波長(zhǎng)、衰減慢、衍射波可繞過(guò)障礙物等特點(diǎn)。尤其是高層建筑設(shè)備側(cè)的水泵振動(dòng)會(huì)對(duì)相鄰樓層造成重大影響，假如不進(jìn)行規(guī)范治理，會(huì)對(duì)相鄰樓層造成一定程度的損害。

一、水泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的原因

當(dāng)前，我國(guó)共有50余萬(wàn)座大中小型灌排泵站，給我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。但受到各種因素的影響，在實(shí)際工作過(guò)程中，大部分的水泵出現(xiàn)了不同程度的振動(dòng)現(xiàn)象，并且伴隨較為劇烈的噪聲，不但給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定影響，也對(duì)泵站工作人員的人身安全及身體健康造成很大威脅。

水泵噪聲即水泵設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)出的間歇性或無(wú)規(guī)律的聲振動(dòng)，其形成原因比較復(fù)雜，主要包括：壓力脈動(dòng)引起的噪音、基礎(chǔ)或軸承滑動(dòng)聲音、汽蝕引發(fā)的噪音、泵殼和水摩擦引發(fā)的聲音、沖擊發(fā)出的噪聲，其中，由汽蝕、沖擊或壓力脈動(dòng)引起的噪聲往往還伴隨一定的振動(dòng)。在水泵設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于汽蝕、沖擊等引起的噪聲和振動(dòng)，采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，通常能夠有效控制。對(duì)于壓力脈動(dòng)等其他原因?qū)е碌脑肼?，采取一定的控制措施后也可有效處理?/p>

二、水泵振動(dòng)和噪聲的解決方法

1.壓力脈動(dòng)的解決方法

壓力脈動(dòng)即因水泵葉輪外緣經(jīng)過(guò)泵殼隔舌而引起的周期性壓力波動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)的情況下，離心泵的壓力脈動(dòng)變化值會(huì)保持在設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程的5%～8%。與此同時(shí)，水流經(jīng)過(guò)混流泵及軸流泵導(dǎo)葉時(shí)，也會(huì)在葉輪葉片處引起壓力脈動(dòng)，只是其揚(yáng)程很低，一般產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)不會(huì)對(duì)水泵運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

然而，對(duì)于離心泵尤其是揚(yáng)程較高的離心泵來(lái)說(shuō)，水泵本體產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)往往可以傳導(dǎo)至輸水管道，從而引起一定的管道噪聲。所以在水泵總揚(yáng)程較高的情況下，壓力脈動(dòng)經(jīng)常引發(fā)很多的問(wèn)題，故應(yīng)當(dāng)引起重視，對(duì)其進(jìn)行必要的研究，制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

下面主要闡述如何優(yōu)化對(duì)水泵的設(shè)計(jì)，從而有效減輕水泵的壓力脈動(dòng)。水泵產(chǎn)生的壓力波動(dòng)主要是正弦波，因此為有效減小水泵的壓力脈動(dòng)，可以使泵殼隔舌與葉輪葉片間成傾斜相交、正弦波相位錯(cuò)開(kāi)葉輪、加寬泵殼隔舌與葉片之間的距離等多種方法，減小水泵壓力脈動(dòng)。

（1）隔舌與葉片傾斜相交法。一般而言，雙吸離心泵的葉輪葉片出口與泵軸是相互平行的，這種情況下葉輪葉片通過(guò)隔舌時(shí)會(huì)對(duì)水流作線(xiàn)切割，因此會(huì)引起比較強(qiáng)烈的壓力脈動(dòng)。傾斜相交法通過(guò)把葉輪葉片的外緣改變?yōu)閮A斜狀，確保葉片通過(guò)隔舌時(shí)不再對(duì)水流作線(xiàn)切割，而是按點(diǎn)切割水流，以此來(lái)有效減輕壓力脈動(dòng)。在該方法中，可以將葉輪外緣做成傾斜的，也可以將隔舌做成傾斜的。

（2）在設(shè)計(jì)葉輪時(shí)，錯(cuò)開(kāi)相位。在對(duì)雙吸離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可讓左右兩側(cè)的葉輪保持半個(gè)間距的相位差，這樣就能用一側(cè)的壓力脈動(dòng)去抵消另一側(cè)的壓力脈動(dòng)，以此起到減輕壓力脈動(dòng)的作用。

（3）加寬間隙法。加寬泵殼隔舌與葉輪葉片外緣的間隙，可以最大限度地減輕壓力脈動(dòng)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，間隙變大會(huì)導(dǎo)致水泵效率降低，所以該種方法的使用率不高，使用率較高的方法為傾斜相交法和錯(cuò)開(kāi)相位葉輪法。

2.汽蝕振動(dòng)及噪聲的解決方法

水泵運(yùn)行過(guò)程中，葉輪葉片在進(jìn)口處可能產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，當(dāng)氣泡隨水流進(jìn)入高壓區(qū)后，壓力迅速增大，會(huì)使氣泡發(fā)生破裂。在這一過(guò)程當(dāng)中，無(wú)論是氣泡的發(fā)展、形成還是破滅，都會(huì)引起周遭水流壓力的急劇變化，從而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。根據(jù)水泵設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及規(guī)格的不同，噪聲及振動(dòng)的嚴(yán)重程度也會(huì)有所不同。

在設(shè)計(jì)水泵的時(shí)候，一般是按照不發(fā)生汽蝕的情況來(lái)進(jìn)行研究的，故水泵在正常情況下是不會(huì)發(fā)生汽蝕的。但在實(shí)際使用過(guò)程中，水泵受運(yùn)行工作點(diǎn)偏離、流體性質(zhì)差異等因素的影響，是很難徹底消滅汽蝕的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水泵有汽蝕癥狀時(shí)，需要采取以下做法：擴(kuò)充吸水管內(nèi)徑，盡量降低吸上揚(yáng)程，有效減小吸水管路損失；嚴(yán)格控制水泵運(yùn)行范圍，盡量使工作點(diǎn)保持在不會(huì)引起汽蝕的范圍以?xún)?nèi)；設(shè)法減小水泵高程等。此外，在水泵設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，要盡可能采用具有一定抗汽蝕能力的新型材料。

3.基礎(chǔ)振動(dòng)的解決方法

一般而言，在安裝水泵及電機(jī)時(shí)宜選擇大型基礎(chǔ)，這樣可以將泵組產(chǎn)生的絕大多數(shù)加振力傳導(dǎo)到基礎(chǔ)上。理論上，基礎(chǔ)振動(dòng)與設(shè)備質(zhì)量成反比，只要基礎(chǔ)足夠大，就能將水泵和基礎(chǔ)振動(dòng)都控制在較小范圍內(nèi)。如果基礎(chǔ)不夠大，而振動(dòng)非常大的時(shí)候，就會(huì)在周?chē)a(chǎn)生較大噪聲。因此，考慮到泵房建筑物承受能力，要采取有效措施予以消除。

為有效減少振動(dòng)造成的基礎(chǔ)、設(shè)備破壞，在設(shè)計(jì)泵站時(shí)要采取下列措施：對(duì)進(jìn)出水管與泵體使用柔性接頭或者限位伸縮接頭連接；墻體與管道接觸部位使用彈性支撐，穿墻的管道使用彈性墊層；將水泥基礎(chǔ)挖低，基礎(chǔ)與水泵基座采用減振器進(jìn)行連接；最好選擇噪聲低的電機(jī)；在有可能會(huì)出現(xiàn)噪聲的管道上安裝蓄能罐、管式消音器或者旁側(cè)支管。

4.泵站噪聲的解決方法

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為有效減少泵站噪聲，需要首先弄明白產(chǎn)生噪聲的部位，在最大限度地減少設(shè)備噪聲情況下，綜合研究泵站產(chǎn)生噪聲的原因，根據(jù)研究情況制定行之有效的降噪方案。

一是在泵站中噪聲可能超過(guò)規(guī)定值的地方，采用以下措施防止噪聲出現(xiàn)：重新對(duì)泵站總體的布局進(jìn)行全面研究，采取拉開(kāi)距離的方法有效降低噪聲；在泵站室內(nèi)使用吸音材料進(jìn)行施工；盡量增加墻壁的厚度；泵站的窗戶(hù)使用雙層窗、玻璃窗或者不透氣窗；在需要的地方增設(shè)雙層隔音板，還可以根據(jù)具體情況安裝消音器。

二是在有可能通過(guò)固體傳輸噪聲的地方，應(yīng)當(dāng)采用下列措施：把水泵的基礎(chǔ)制作成防振底板；盡量選用低壓力的脈動(dòng)水泵；將水泵地面和基礎(chǔ)做成獨(dú)立并且絕緣的；泵站的外墻面可以選擇安裝具有防振效果的隔聲護(hù)墻板。

三是在容易因微小振動(dòng)產(chǎn)生噪聲的地方，可采用安裝隔音防振護(hù)墻板的方式，最大限度地隔絕由于外墻面壁發(fā)生振動(dòng)而引發(fā)的噪聲，有效減少噪聲的產(chǎn)生。

與此同時(shí)，在泵房以外放置的冷卻塔、設(shè)備等要選擇低噪聲式，同時(shí)盡量安裝隔音屛板；可以改換變壓器放置的場(chǎng)所，并使用隔音屛板進(jìn)行隔離；最好也在清污機(jī)上安裝隔音屛板，采取以上措施可以有效降低噪聲。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，目前我國(guó)水泵的使用數(shù)量非常大，同時(shí)使用范圍也非常廣。其被廣泛運(yùn)用到冶金采礦、船舶工業(yè)、核電、火力發(fā)電、石油化工、動(dòng)力工業(yè)、農(nóng)田灌溉等各個(gè)領(lǐng)域。在使用水泵的過(guò)程中，種種原因會(huì)導(dǎo)致水泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，給周?chē)h(huán)境和人群造成危害，因此有效減少和減輕水泵振動(dòng)和噪聲有著非常積極的重要意義。在實(shí)際的工作中，要結(jié)合水泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的具體原因，具體問(wèn)題具體分析，制定行之有效的降噪措施，有效規(guī)避水泵振動(dòng)和噪聲帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

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