淺談超低比轉(zhuǎn)速離心泵的減振降噪設(shè)計(jì)

胡翁旦

浙江省計(jì)量科學(xué)研究院 浙江杭州 310018

超低比轉(zhuǎn)速離心泵廣泛應(yīng)用于大型設(shè)備制造、軍事化工以及船舶運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。在當(dāng)前我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求下，對(duì)于超低比轉(zhuǎn)速離心泵在工作過程中的環(huán)境噪音污染控制問題和穩(wěn)定性能上做出了相應(yīng)的減震降噪要求[1]。本文主要從超低比轉(zhuǎn)速離心泵的工作原理入手，分別以超低比轉(zhuǎn)速離心泵在工作過程中穩(wěn)定性能上的控制問題、在離心分離液體過程中產(chǎn)生的劇烈噪音問題分別進(jìn)行了解析。

1 超低比轉(zhuǎn)速離心泵的減振設(shè)計(jì)

1.1 超低比轉(zhuǎn)速離心泵在穩(wěn)定性能上的問題

在超低比轉(zhuǎn)速離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于要將具有不同密度、比熱容的液體進(jìn)行離心分離，大功率、超低比轉(zhuǎn)速的情況下不可避免的對(duì)泵機(jī)本身產(chǎn)生較大幅度的振動(dòng)。這是由于：以離心泵為中心的泵心葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，在自身為圓周的慣性作用力下所產(chǎn)生的巨大離心力會(huì)對(duì)泵葉進(jìn)行上下幅度的擺動(dòng)，在設(shè)計(jì)離心泵的過程之初，工程師們正是考慮到了這一點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)的泵葉不會(huì)太長(zhǎng)導(dǎo)致對(duì)離心泵內(nèi)部造成損害。但是在保證穩(wěn)定性的前提下，就會(huì)對(duì)離心泵的工作性能上造成一定的缺失。因此，很多的超低比轉(zhuǎn)速離心泵生產(chǎn)廠商只片面的追求工作性能，導(dǎo)致在市面上使用的超低比轉(zhuǎn)速離心泵在減振方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。與此同時(shí)，很多在離心泵應(yīng)用的大型機(jī)組中往往以超低比轉(zhuǎn)速離心泵為核心運(yùn)轉(zhuǎn)裝置，一旦離心泵的安全性、穩(wěn)定性出現(xiàn)了一定的偏差，會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的問題。

此外，在大型設(shè)備的聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，單個(gè)離心泵的工作效率只能滿足機(jī)組的一部分工作正常運(yùn)行，無(wú)法滿足大型設(shè)備的整體性良好運(yùn)轉(zhuǎn)。在離心泵啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)之前一定要將離心泵內(nèi)的空間填滿固定密度的液體，使其保持真空狀態(tài)，在離心泵啟動(dòng)后才能以額定輸出功率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，否則內(nèi)部的空氣與泵內(nèi)壁進(jìn)行劇烈的摩擦?xí)a(chǎn)生“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，并對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)造成難以消除的影響。

1.2 超低比轉(zhuǎn)速離心泵減振改進(jìn)

根據(jù)超低比轉(zhuǎn)速離心泵運(yùn)作的原理，在對(duì)其進(jìn)行減振改進(jìn)之前要將行業(yè)中不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的離心泵進(jìn)行統(tǒng)一集中化的規(guī)范管理，在保證離心泵能夠維持原有工作效率的同時(shí)，對(duì)泵葉進(jìn)行不同長(zhǎng)度規(guī)格要求進(jìn)行調(diào)整，從現(xiàn)有的市場(chǎng)亂象上根治這一問題[2]。

在超低比轉(zhuǎn)速離心泵的使用上要注意，由于離心泵的慣性離心力，在泵內(nèi)積累的液體勢(shì)能會(huì)對(duì)離心泵的內(nèi)壁造成影響，因此在使用之前一定要將需要泵出的液體，如工業(yè)用水、液態(tài)化工原料完全填滿離心泵，這樣才能在保證穩(wěn)定性的前提之下發(fā)揮離心泵的最大工作效率。

此外，以超低比轉(zhuǎn)速離心泵為核心液壓泵出裝置的大型機(jī)組中，可以對(duì)離心泵的內(nèi)部葉輪進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將原有的單層固定泵葉更換為多層復(fù)合泵葉，這樣會(huì)在離心泵內(nèi)部上下不同層次產(chǎn)生離心力，避免了單一葉輪對(duì)離心力的集中而導(dǎo)致穩(wěn)定性不夠的問題。還可以對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定的調(diào)整，對(duì)不同密度和容積的液體采用不同頻率的轉(zhuǎn)速，從而提高穩(wěn)定性，減少無(wú)謂的振動(dòng)。

2 超低比轉(zhuǎn)速離心泵的降噪設(shè)計(jì)

2.1 超低比轉(zhuǎn)速離心泵在噪音控制上的問題

噪音控制問題是所有大型設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都要面臨的難題之一，這一點(diǎn)在超低比轉(zhuǎn)速離心泵的工作運(yùn)轉(zhuǎn)中顯得格外突出。由于超低比轉(zhuǎn)速離心泵的主要工作目的是能夠持續(xù)將液體、水流保持在較為穩(wěn)定的輸出頻率上，而超低比的轉(zhuǎn)速則注定在離心泵內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生水流撞擊摩擦離心泵內(nèi)壁的噪音，再加上裝置本身所具有的運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，因此在工作過程中會(huì)產(chǎn)生較為嘈雜的噪音污染。

在當(dāng)前的超低比轉(zhuǎn)速離心泵設(shè)計(jì)中，泵葉的表面都進(jìn)行了光滑打磨，以保證在運(yùn)轉(zhuǎn)中最大面積和幅度范圍內(nèi)對(duì)液體進(jìn)行離心運(yùn)動(dòng)，而水流的拍打?qū)Ρ萌~的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生助力的同時(shí)，在勢(shì)能的同向作用下也產(chǎn)生了較為強(qiáng)烈的噪音。與此同時(shí)，穩(wěn)定性無(wú)法控制的情況下，超低比轉(zhuǎn)速離心泵在振動(dòng)情況下也會(huì)產(chǎn)生一定程度的噪音。

高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心泵會(huì)在進(jìn)口出產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，同時(shí)溫度上升，會(huì)對(duì)剛進(jìn)入的水流進(jìn)行蒸發(fā)作用，產(chǎn)生的大量水蒸氣涌入離心泵，這樣就導(dǎo)致泵內(nèi)并非完全的真空狀態(tài)，而且由于超低比轉(zhuǎn)速離心泵的泵身為了保持較好的固定性所采用的都是較為剛性的材料，水蒸氣會(huì)與泵內(nèi)的空氣產(chǎn)生劇烈的碰撞，在泵體內(nèi)部發(fā)出不斷的響動(dòng)，并對(duì)離心泵產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害，甚至造成泵體完全無(wú)法工作，也即常見的汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象也是離心泵噪音難以控制的原因之一。

2.2 超低比轉(zhuǎn)速離心泵降噪改進(jìn)

針對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵噪音產(chǎn)生的原因，可以進(jìn)行如下幾個(gè)方面的改進(jìn)：

首先，在對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵使用之前進(jìn)行檢查，從泵體本身是否牢固、離心泵中心是否偏離、轉(zhuǎn)子中心是否穩(wěn)靠以及軸承線路是否安裝準(zhǔn)確等方面進(jìn)行全方位的檢查，確認(rèn)無(wú)誤后方可投入使用；

其次，在使用過程中要注意，對(duì)于泵內(nèi)空氣的控制，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中要對(duì)泵體的溫度進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)水蒸氣進(jìn)入泵內(nèi)而導(dǎo)致汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生?？梢栽诔捅绒D(zhuǎn)速離心泵外部加裝溫度冷卻控制塔，定期對(duì)塔的表面進(jìn)行淋灌操作，保證離心泵在合適的溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)；

最后，對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵內(nèi)部的泵葉進(jìn)行改裝，由原有的光滑表面設(shè)計(jì)改換為多孔復(fù)合葉面的形式，一方面多個(gè)孔位可以對(duì)液體進(jìn)行高效引流，同時(shí)有利于吸收一定程度的噪音，另一方面，復(fù)合葉面的設(shè)計(jì)能夠?qū)⑺鲗?duì)葉面產(chǎn)生的拍打聲降到最低，有效改善了噪音問題[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文在超低比轉(zhuǎn)速離心泵的振動(dòng)穩(wěn)定性問題、噪音產(chǎn)生問題上進(jìn)行了分析，根據(jù)離心泵的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，從設(shè)備的準(zhǔn)備階段、使用階段、內(nèi)部設(shè)計(jì)上進(jìn)行了全方位的調(diào)整，在保證工作效率的前提下有效的實(shí)現(xiàn)了減震降噪的目標(biāo)。