?????? 船用離心泵是船體動力系統的主要設備和壓力邊界的設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計工況時,其流道內流體會產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生復雜的附加動態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式流體動力機械,當離心泵運行時,由于泵內旋轉部件與靜止部件的相互作用以及流體動力學方面的原因,會讓轉輪內部產生極大的振動,從而造成機組振動,嚴重影響機組的安全穩定運行,其具體分為以下幾個方面:

?????? 1)設計方面引起的振動噪聲

?????? 船用離心泵結構復雜’屬于非對稱結構機械。因此當其內部結構設計不合理時,極易引起流體在泵內流動不合理,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生振動噪聲。因此在設計階段,必須合理設計離心泵流遒,避免因為設計不合理產生的振動噪聲

?????? 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部件的冏軸度·保證泵葉輪的質量·避免葉輪葉片不光滑,質量分布不均等現象。同時對于葉輪的前后蓋板,必須保誣其厚度均勻一致,從而避免轉子部件旋轉時產生的周期性應力。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

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

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?????? 船用離心泵減振降噪關鍵技術

?????? 1)設計改進

?????? 當離心泵內部產生較大的噪聲振動時,可以考慮優化設計轉輪形狀,從而從根本上消除引起擐動的可能性。目前,關于離心泵的優化設計并不成熟,一般優化設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計情況。如將泵殼體改為雙蝸殼式結構,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定性要求較高的離心泵,可以考慮提高泵旋轉部件的安裝平衡精度等級。在合適的情況下,也可在泵內設置加強筋,這樣可以有效提高泵本身的穩定性。本文通過將泵體連接方式改為彈性連接,同時將殼體設置為雙螨殼。

?????? 2)加工工藝改進

?????? 目前,為了降低泵內的報動噪聲,對泵的加工工藝提出了一些進方法。目前,對于泵軸等旋轉部件的加工,已經由傳統的加工車床改變為數控車床加工。也提出了一些新的加工方法,例如五軸聯動等。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,通過編程充分發揮五軸聯動數控加工的潛力。為了降低葉輪及轉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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?????? 從離心泵產生振動噪聲的因素出發,對某型船用離心泵進行了設計、制造改進,對改進后泵進行流場模擬與底板模態分析,并對泵運行時的振動噪聲進行測試,最終試驗結果表明,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接改為彈性聯接·對泵體進行改型設計以使得泵內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量,泵進口設置加強筋,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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