供水循環(huán)泵的振動(dòng)研究與噪聲優(yōu)化

楊家碩　劉雪媛　呂亞楠

【摘 要】供水泵廣泛應(yīng)用于家居，工業(yè)等不同領(lǐng)域，隨著其系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲是不可避免的，本文綜合概述了對(duì)于降低供水泵的不必要振動(dòng)帶來(lái)的噪聲的方法，簡(jiǎn)單介紹其應(yīng)用方式。在我們的供水系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常面臨的一個(gè)問(wèn)題是振動(dòng)和噪音。特別是近些年來(lái)變頻供水技術(shù)的發(fā)展其在技術(shù)上的凸顯越發(fā)明顯。設(shè)計(jì)上的缺陷，以及施工人員錯(cuò)誤的安裝，都可能帶來(lái)危害，長(zhǎng)期的振動(dòng)必將導(dǎo)致故障率的提升，最終影響工作效率乃至機(jī)器元件的使用周期，最嚴(yán)重的是惡化我們的生活環(huán)境，影響我們的身心健康。泵存在振動(dòng)是不可避免的，我們只能減輕振動(dòng)，通過(guò)措施減輕振動(dòng)，來(lái)減輕其危害

【關(guān)鍵詞】供水泵；減振；減噪

中圖分類(lèi)號(hào)： TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）06-0115-002

【Abstract】The water supply pump is widely used in different fields such as home and industry.As the vibration and noise generated by the system operation are unavoidable，this article comprehensively outlines the method to reduce the noise caused by the unnecessary vibration of the water supply pump.Describe its application.One of the problems we often face in the operation of our water supply system is vibration and noise.Especially in recent years，the development of variable frequency water supply technology has become more and more obvious in terms of technology. Defects in design and the wrong installation of construction personnel can all lead to hazards.Long-term vibration will inevitably lead to an increase in the failure rate，ultimately affecting the working efficiency and even the life cycle of the machine components.The most serious is the deterioration of our living environment.Affect our physical and mental health. The vibration of the pump is unavoidable.We can only reduce the vibration and reduce the vibration through measures to reduce the damage.

【Key words】Water supply pump；Vibration reduction；Noise reduction

對(duì)泵體產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的原因分析。

1 泵體振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理

泵體的振動(dòng)一般分為內(nèi)部原因和外部原因。

1.1 內(nèi)部原因

由電機(jī)結(jié)構(gòu)間松動(dòng)引發(fā)振動(dòng)，離心泵葉輪受不平衡力引發(fā)振動(dòng)，平衡裝置失效，泵體內(nèi)部零件損壞。內(nèi)部不見(jiàn)得故障不易于發(fā)現(xiàn)，通過(guò)頻譜分析，可有效快速判斷故障的原因。

電機(jī)結(jié)構(gòu)部分松動(dòng)，軸承定位裝置松動(dòng)，鐵芯硅鋼片過(guò)松，軸承剛度因磨損而下降，會(huì)引起振動(dòng)。由質(zhì)量偏心、轉(zhuǎn)子彎曲或質(zhì)量分布引起的質(zhì)量分布不均勻，造成靜、動(dòng)平衡超標(biāo)。

電機(jī)定子繞組，由于安裝工序的操作質(zhì)量問(wèn)題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的磁場(chǎng)不均勻，產(chǎn)生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力引發(fā)振動(dòng)。

離心泵葉輪的質(zhì)量是偏心的。在葉輪制造過(guò)程中，質(zhì)量控制不好，如鑄件質(zhì)量和加工精度不合格，或液體輸送有腐蝕性，葉輪路徑受到侵蝕和侵蝕，導(dǎo)致葉輪偏心。離心泵的葉片數(shù)、出口角、袋角、葉輪與葉輪出口之間的徑向距離是合適的。當(dāng)葉輪口環(huán)和離心泵的泵體環(huán)的使用，中間套管和隔套之間，最初的摩擦影響將逐漸變成機(jī)械摩擦和磨損，這將加劇離心泵振動(dòng)。

1.2 外部原因

聯(lián)軸器引發(fā)振動(dòng)，傳動(dòng)軸及其輔助件引發(fā)振動(dòng)，軸承及潤(rùn)滑引發(fā)振動(dòng)，管道及其安裝固定引發(fā)振動(dòng)，基礎(chǔ)松動(dòng)，泵機(jī)組安裝過(guò)程形成彈性基礎(chǔ)以及減震器選擇失誤引發(fā)振動(dòng)，水選型和變工況運(yùn)行引發(fā)振動(dòng)。

聯(lián)接螺栓圓周間距，對(duì)稱(chēng)性被破壞；耦合擴(kuò)展會(huì)產(chǎn)生偏心，偏心受力；耦合錐超差或動(dòng)平衡不好；靜態(tài)平衡耦合；跟緊和彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，由彈性功能喪失引起的彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器不好；配合間隙過(guò)大軸耦合；耦合環(huán)耦合的機(jī)械磨損造成的性能下降的圍裙；用于耦合從彼此的傳輸質(zhì)量，螺栓。

傳動(dòng)架與基礎(chǔ)之間的接觸固定形式不好?；A(chǔ)和電機(jī)系統(tǒng)由于吸收、傳遞和隔離而振動(dòng)能力差，導(dǎo)致基礎(chǔ)和電機(jī)振動(dòng)過(guò)大。泵或泵組基礎(chǔ)松動(dòng)，在安裝過(guò)程中形成的彈性基礎(chǔ)，或者由于石油水泡削弱了基礎(chǔ)剛度，泵會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和1800個(gè)臨界速度的相位差，使泵的振動(dòng)頻率增加，如果增加的頻率和頻率接近或等于外部因素，它會(huì)造成泵的增加幅度。另外，基礎(chǔ)螺栓松動(dòng)導(dǎo)致約束剛度降低，加劇了電機(jī)的振動(dòng)。軸承的剛度過(guò)低，導(dǎo)致第一臨界轉(zhuǎn)速下降，引起振動(dòng)。另外，導(dǎo)向軸承的耐磨性差，固定不良，軸承間隙過(guò)大，容易引起振動(dòng)。潤(rùn)滑油的選擇不當(dāng)、變質(zhì)、雜質(zhì)含量過(guò)多、潤(rùn)滑管道不暢通造成潤(rùn)滑失效，會(huì)導(dǎo)致軸承狀態(tài)惡化，引起振動(dòng)。電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承油膜的自激也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

泵的出水管支架不夠剛性，變形過(guò)大，使管道承受泵體壓力，使泵體和電機(jī)受到中性破壞。這些都會(huì)引起泵和管道的直接或間接振動(dòng)。

每臺(tái)水泵都有自己的額定工況點(diǎn)，實(shí)際的運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況是否符合，對(duì)泵的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性有重要的影響

2 泵噪聲原因分析

由于泵的運(yùn)行會(huì)有振動(dòng)，異常的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，泵吸時(shí)發(fā)生氣蝕及氣體分離，隨著空泡崩潰，而發(fā)生“噼啪”的氣蝕噪聲，葉輪入口處的流速在圓周方向分布不均勻，因壓力變化而產(chǎn)生噪聲，泵房?jī)?nèi)噪聲主要是兩種噪聲源：泵體自身運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲和氣體或液體在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲，造成噪聲污染的原因主要有以下原因：

2.1 設(shè)計(jì)布局不合理

我國(guó)《水泵隔離技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，每個(gè)房間均不得安裝在上、下、相鄰的房間，防振、安靜、要求不應(yīng)安裝。中國(guó)的《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于高層旅館建筑、水泵、水箱及產(chǎn)生噪聲的設(shè)備，而不需要一個(gè)相鄰的安靜的房間，不應(yīng)設(shè)置在房間的上部，如必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)采取可靠的隔離措施。目前，許多鍋爐房都與住宅樓相鄰，甚至在住宅樓的地下室也是如此。

2.2 隔振措施不符合要求

減震器的選擇，減震器的選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致減震彈簧變形過(guò)大甚至失去彈性形變，使減震器功能失效。

支架結(jié)構(gòu)和選材，支架一般都是剛性連接，起不到隔振作用。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和氣體/液體在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲稱(chēng)為空氣噪聲，稱(chēng)為空傳噪聲.此類(lèi)噪聲級(jí)峰值主要集中在低倍頻帶，大約在100-450Hz的范圍內(nèi)。該聲源在泵房正常運(yùn)行時(shí)屬于穩(wěn)態(tài)噪聲。管道噪聲是指水流在管道中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。另外，水泵的氣蝕現(xiàn)象及停泵水錘現(xiàn)象也能夠產(chǎn)生瞬時(shí)噪聲。給水管道產(chǎn)生的噪聲，受流速和壓力影響。對(duì)周邊環(huán)境造成噪聲污染。

3 解決方案

針對(duì)于內(nèi)部原因，通過(guò)對(duì)泵體進(jìn)行解體檢修，葉輪改造，更換損耗器件等方法進(jìn)行消振。對(duì)于外部原因可以用在支架下方加墊鐵找平，地腳螺栓調(diào)整，找正，更換潤(rùn)滑油，設(shè)計(jì)彈性隔振墊，或按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇減振器等措施進(jìn)行消振。

對(duì)于水泵的消振工作要建立在數(shù)據(jù)的采集分析，機(jī)泵的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記后，為保證數(shù)據(jù)的可對(duì)照性和準(zhǔn)確性，在檢測(cè)中要做到：測(cè)量?jī)x器不變，單位設(shè)置相同測(cè)振時(shí)工況，外界環(huán)境，記錄人員盡量保持一致或相似，震動(dòng)檢測(cè)周期盡量一致。

根據(jù)聲學(xué)原理，對(duì)泵房的環(huán)境進(jìn)行改造，將聲源封閉在不精確的泵房?jī)?nèi)進(jìn)行隔音處理，并對(duì)泵房的房間、門(mén)窗等進(jìn)行隔聲。

選擇合適的減震器、氣墊隔振器：一般由橡膠件制成，其振動(dòng)頻率特別低，其隔振效果優(yōu)于鋼彈簧。自然頻率可以低至0.1到5赫茲。高頻阻尼高，高頻阻尼小。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，負(fù)荷有限，必須定期檢查。毛氈：在厚度大，柔軟和不致受到過(guò)度靜負(fù)載時(shí)，其隔振效果最好。由于阻尼系數(shù)較高，在共振時(shí)只放大四倍，加之阻抗大，且與大多數(shù)工程材料不匹配，故對(duì)減少聲頻范圍內(nèi)的振動(dòng)傳遞特別有效。

將剛性連接的的支架，換成彈性連接的支架。

針對(duì)低頻振動(dòng)，設(shè)計(jì)了水泵、管道的隔振隔聲技術(shù)，采用隔振隔聲處理。從我們的實(shí)踐得出，針對(duì)此類(lèi)低頻震動(dòng)需要以多級(jí)隔振技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)隔斷不同頻率的震動(dòng)傳遞。從而實(shí)現(xiàn)減震降噪的目標(biāo)。

4 總結(jié)

1）機(jī)泵的振動(dòng)75%是由內(nèi)部原因引起，外部原因能夠在很大情況下避免。

2）對(duì)于泵的振動(dòng)應(yīng)由外入內(nèi)，由簡(jiǎn)入繁，由易入難的原則檢測(cè)并按照相關(guān)方法進(jìn)行消振。

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