一、從設(shè)計制造環(huán)節(jié)消除振動
1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面注意的問題
①軸的設(shè)計:增加傳動軸支撐軸承的數(shù)目,減小支撐間距、在適當范圍內(nèi)減小軸長,適當加大軸的直徑,增加軸的剛度;當泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近或整數(shù)倍于泵轉(zhuǎn)子的固有振動頻率時,泵就會猛烈振動起來,所以在設(shè)計時,應(yīng)使傳動軸的固有頻率避開電機轉(zhuǎn)子角頻率提高軸的制造質(zhì)量,防止質(zhì)量偏心和過大的形位公差。
② 滑動軸承的選擇:采用無須潤滑的滑動軸承;在液態(tài)烴等化工泵中,滑動軸承材料應(yīng)采用具有良好自潤滑性能的材料,比如聚四氟乙烯;在深井離心泵中,導流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì),并合理設(shè)計其結(jié)構(gòu),使滑動軸承的固定可靠:葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩擦因數(shù)小的摩擦副,比如M20IK石墨材料一鋼;限制最高轉(zhuǎn)速;提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。
③使用應(yīng)力釋放系統(tǒng)。對于輸送熱介質(zhì)的離心泵,設(shè)計時,應(yīng)使由泵體變形而引起的連接件之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力得以釋放,比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套,避免泵體直接和剛度很大的基礎(chǔ)接
2、離心泵的離心力設(shè)計注意事項
①合理地設(shè)計離心泵葉輪及流道,使葉輪內(nèi)少發(fā)生汽蝕和脫流;
② 合理選擇葉片數(shù)、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數(shù)等參數(shù),消除揚程曲線駝峰;
③泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離,有資料認為該值為葉輪外徑的十分之一時,脈動壓力最小;
④把葉片的出口邊緣做出傾角(比如做成20°左右),來減小沖擊;
⑤保證葉輪與蝸殼之間的間隙;
⑥提高泵的工作效率。同時,對泵的出離心流道等相關(guān)流道進行優(yōu)化設(shè)計,減少離心力損失引起的振動。
⑦合理設(shè)計各種泵的進口段處的吸入室,以及壓縮級的機械結(jié)構(gòu)減少壓力脈沖,可以保證流場穩(wěn)定,提高泵的工作效率,減小能量損失,也可以提高泵的振動動態(tài)性能的穩(wěn)定性。
3、汽蝕振動是泵振動的很重要的一部分。當泵的入口壓力低于相應(yīng)溫度下的飽和壓力時,會發(fā)生伴隨劇烈振動的汽蝕。減小汽蝕的措施包括:
①確定離心泵的安裝高度時,使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量;
②適當加大進口管直徑,縮短進口管長度,減少管路附件,通流部分斷面變化率力求最小,降低管壁的粗糙度;
③減少彎頭數(shù)目和加大管道轉(zhuǎn)彎角度;
④降低離心泵的工作轉(zhuǎn)速;
⑤采用抗空化汽蝕的材料,比如不銹鋼,或在容易發(fā)生汽蝕的部位涂環(huán)氧樹脂;
⑥進口流道設(shè)計要合理,力求平滑,使進入葉輪的離心流體速度和壓力分布均勻,避免局部低壓區(qū)
⑦提高制造加工質(zhì)量,避免因為葉片型線不準確造成局部流速過大,壓降過多;
⑧提高泵裝置的抗汽蝕性能,包括在泵的進口處設(shè)置離心力增能器,或采取增能器的結(jié)構(gòu),提高泵的吸入壓頭,從而提高泵裝置汽蝕余量;增加幾何倒灌高度;
⑨盡量減少進口管路離心壓頭損失;
4、基礎(chǔ)的設(shè)計:
①基礎(chǔ)的重量應(yīng)為泵和電機等機械重量總和的三倍以上;
②離心泵的基礎(chǔ)應(yīng)具有相當?shù)膹姸?
③電機支架與基礎(chǔ)最好做成一體或做成面接觸;
④在泵和支架之間設(shè)置隔振墊或隔振器。
⑤在管路之間采用減振材料連接,減少管路布置,可以消除彈性接觸和離心力損失帶來的振動。
5、從安裝和維護過程消除振動
①軸和軸系安裝前檢查離心泵軸、電機軸、傳動軸有沒有彎曲變形、質(zhì)量偏心的情況,若有,則必須矯正或者進一步加工;檢查與導軸承接觸的傳動軸,是否因彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激力。如果監(jiān)測表明,軸實際上已經(jīng)彎曲了,則矯正泵軸。同時,檢查軸承間隙值,若該值過大,則表明軸承已磨損,需更換軸承。
②葉輪:動、靜平衡是否合格。
③ 聯(lián)軸器:螺栓間距是否良好:彈性柱銷和彈性套圈結(jié)合不能過緊;聯(lián)軸器內(nèi)孔與軸的配合是否過松,若太松,可采用諸如噴涂的方法來減小聯(lián)軸器內(nèi)徑直至其達到過渡配合所要求的尺寸,而后將聯(lián)軸器固定在軸上。
④滑動軸承間隙值是否符合標準;各處潤滑是否良好;提高泵的軸瓦檢修工藝離心平,嚴格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序保證軸瓦與軸頸的接觸面積達到規(guī)定的標準:
a.泵軸頸與軸承間隙值,通過更換前后軸承、研磨、刮瓦、調(diào)整等手段達到合格。
b.泵軸承體與軸承箱球面頂間隙值合格。
c.泵軸軸承下瓦和泵軸軸頸接觸點及接觸角度:標準規(guī)定下瓦背與軸承座接觸面積應(yīng)在60%以上,軸頸處滑動接觸面上的接觸點密度保持在每平方厘米2~4個點,接觸角度保持在60“~90"。
⑤ 支架和底板:及時發(fā)現(xiàn)有振動的支撐件的疲勞情況,防止因為強度和剛度降低造成固有頻率下降。
⑥間隙和易損件保證電機軸承間隙合適;適當調(diào)整葉輪與渦殼之間的間隙;定期檢查、更換葉輪口環(huán)、泵體口環(huán)、級間襯套、隔板襯套等易磨損零件。
6、消除由干泵的選型和操作不當引起的振動
①兩泵并聯(lián)應(yīng)保證泵性能相同。
②泵性能曲線應(yīng)為緩降型為好,不能有駝峰。使用時要注意:消除導致離心泵超載的因素,比如流道堵塞;
③適當延長泵的啟動時間,減小對傳動軸的擾動,減小轉(zhuǎn)動部件和靜止零件之間的碰撞和摩擦,以及由此引起的熱變形;
④對于離心泵的滑動軸承,啟動過程中應(yīng)加足預潤滑油,避免干啟動;
⑤定期向需要注油的軸承適量注油;
⑥對于長軸液下離心泵,因為軸系存在著扭轉(zhuǎn)振動,若使用的有推力瓦,則受損傷的主要是推力瓦,這時可以適當提高潤滑油的粘度防止液體動壓潤滑膜的破壞。
⑦為了防止泵的振幅過大,還可以使用測量分析振動狀況來確定離心泵的最佳工作參數(shù)。
7、消除由干泵的選型和操作不當引起的振動
①兩泵并聯(lián)應(yīng)保證泵性能相同。
②泵性能曲線應(yīng)為緩降型為好,不能有駝峰。使用時要注意:消除導致離心泵超載的因素,比如流道堵塞;
③適當延長泵的啟動時間,減小對傳動軸的擾動,減小轉(zhuǎn)動部件和靜止零件之間的碰撞和摩擦,以及由此引起的熱變形;
④對于離心泵的滑動軸承,啟動過程中應(yīng)加足預潤滑油,避免干啟動;
⑤定期向需要注油的軸承適量注油;
⑥對于長軸液下離心泵,因為軸系存在著扭轉(zhuǎn)振動,若使用的有推力瓦,則受損傷的主要是推力瓦,這時可以適當提高潤滑油的粘度防止液體動壓潤滑膜的破壞。
⑦為了防止泵的振幅過大,還可以使用測量分析振動狀況來確定離心泵的最佳工作參數(shù)。
泵振動的誘因包括機械的、離心力的和電力的原因。振動控制綜合反映了機械加工工藝、機械安裝人員的操作水平、離心泵操作人員的素質(zhì),離心泵設(shè)計軟件的功能、各部分材料性能狀況、監(jiān)測儀器的性能。實際工作中,排除振動要結(jié)合經(jīng)驗和理論分析,將振動機理分析和實際檢測儀器得到的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。很多振動可以通過提高設(shè)計和安裝質(zhì)量,提高操作離心平,加強日常維護予以消除。伴隨著新材料技術(shù)的發(fā)展和新工藝的出現(xiàn),以及電子計算機技術(shù)與數(shù)值方法和流體力學基礎(chǔ)理論的進步,加上振動噪聲診斷技術(shù)的興起和發(fā)展,離心泵的設(shè)計、使用、維護水平必將蒸蒸日上,性能也一定會日趨優(yōu)化動態(tài)性能也會日趨穩(wěn)定。
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