大型可調速水泵隔振設計及安裝要點(diǎn)

　　【摘 要】　本文針對大型可調速水泵的特點(diǎn)，對水泵的振動(dòng)傳遞、減振器選型計算、管道支架選型計算、隔振系統設計安裝等進(jìn)行了分析研究，提出了大型可調速水泵隔振設計和安裝的要點(diǎn)。

　　引 言　　隨著(zhù)集中供熱工程建設規模不斷增大，供熱首站、中繼泵站和大型熱力站循環(huán)水泵，使用高揚程、大流量可調速水泵的越來(lái)越多。振動(dòng)是產(chǎn)生噪音的主要原因，為了減少噪音污染，一般都采用了彈性隔振措施。筆者參加了多項熱力工程調試，發(fā)現一些大型水泵隔振效果差，噪音很大，還有發(fā)生泵體位移，水泵進(jìn)、出口軟接頭損壞等現象。本文以單級、雙吸、水平中開(kāi)式離心泵為例進(jìn)行分析研究。

　　1.減振器的計算及選型目前，水泵減振器一般選用橡膠減振墊、橡膠剪切減振器、彈簧減振器等幾種形式。由于橡膠減振墊具有結構受力性能優(yōu)越，穩定性好，耐熱耐油性好，安裝方便，價(jià)格低廉，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，使用較多。

　　1.1 減振器的選型計算減振器選型計算的主要參數有：允許振動(dòng)傳遞率T和隔振效率I.（1）允許振動(dòng)傳遞率T=■當阻尼比D=0時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：

　　T=■式中：T—允許振動(dòng)傳遞率；

　　f/f0——隔振系統頻率比；

　　f——水泵額定轉速時(shí)的振動(dòng)頻率，HZ， f=n/60；

　　n——水泵的額定轉速，r/min；

　　f0——減振器靜態(tài)荷載下的豎向固有頻率，HZ；

　　D——隔振材料的阻尼比，一般橡膠減振器D=0.07～0.15，金屬彈簧減振器D=0.005～0.015.（2）隔振效率I I=（1-T）100式中：I——隔振效率，%；

　　T——同前。

　　以上參數根據建筑物場(chǎng)所的隔振要求確定，見(jiàn)（表一）。

　　1.2 減振器的豎向固有頻率減振器的豎向固有頻率與其剛度（硬度）成正比，與其靜態(tài)荷載（靜態(tài)壓縮量）成反比。其關(guān)系式如下：

　　f0=■■=■式中：f0——同前，k——減振器的剛度，kg/cm2；

　　m——減振器的靜態(tài)荷載，kg；

　　x——減振器的靜態(tài)壓縮量，cm；？準——減振器的動(dòng)靜剛度比。

　　1.3 減振器選用的原則

　　1.3.1 恒速水泵減振器選用的原則

　�。�1）頻率比f(wàn)/f0參考（表一）選用，通常采用2.5～5.

　�。�2）減振器承受的荷載不應大于減振器的許可荷載范圍。

　�。�3）阻尼較小的彈簧減振器與設備基礎之間應設一定厚度的彈性墊。

　�。�4）支承點(diǎn)數不應少于4個(gè)，水泵較重、尺寸較大時(shí)可用6～8個(gè)。

　�。�5）水泵隔振臺座重量應為水泵重量的1.1～1.4倍。

　�。�6）水泵重心較高時(shí)應增大隔振臺座的尺寸和重量。

　　1.3.2 可調速水泵減振器選用的原則可調速水泵選用減振器時(shí)，應遵守恒速水泵減振器選用的原則，頻率比必須按水泵運行的最低轉速選用。

　　如可調速水泵額定轉速時(shí)，頻率比取f/f0=2.5，當水泵低速運行時(shí)，f/f0＜2.5，隔振效果將大幅度下降，當水泵轉速下降到額定轉速的40%時(shí)，即0.4f/f0=1，隔振系統將產(chǎn)生共振現象，不僅起不到隔振效果，反而增大振動(dòng)，甚至造成設備和管道損壞。

　　可調速水泵選用減振器時(shí)，頻率比可根據水泵最低轉速按（表二）選取，并按（表三）及選用產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的參數選用不同類(lèi)型的減振元件或隔振材料。水泵轉速低于300r/min時(shí)，可采用大塊式剛性基礎減小振動(dòng)傳遞。

　　1.3.3 橡膠減振墊的選用安裝方法

　�。�1）橡膠減振墊應根據其許可荷載范圍和豎向固有頻率選用。

　�。�2）對大型水泵，每個(gè)支承點(diǎn)一般采用多層及每層多塊的組合布置，各層減振墊之間用3～4毫米厚整塊鋼板隔開(kāi)，并將減振墊與鋼板粘結在一起。

　�。�3）考慮水泵隔振系統的穩定性，每層1～2塊布置時(shí)不宜超過(guò)3層，每層3～4塊時(shí)不宜超過(guò)4層，每層5～6塊以上時(shí)不宜超過(guò)5層。

　�。�4）橡膠減振墊的許可荷載與硬度成正比；如前述，其豎向固有頻率與硬度成正比，與靜態(tài)壓縮量成反比；橡膠減振墊的豎向固有頻率與支點(diǎn)每層布置的塊數無(wú)關(guān)，與布置的層數成反比，當二層布置時(shí)，豎向固有頻率約為一層布置的0.7倍，四層布置時(shí)，豎向固有頻率約為一層布置的0.5倍。

　　2.隔振軟接頭、彈性支吊架選型隔振系統設計不僅要對轉動(dòng)設備進(jìn)行隔振，為了防止振動(dòng)隨管道輸出，水泵的進(jìn)、出口管道必須安裝隔振軟接頭，與水泵剛性連接的進(jìn)、出口管道上的支吊架必須采用隔振（彈性）支吊架，管道穿過(guò)機房圍護結構處，應留有縫隙，并使用彈性材料填充。

　　水泵隔振軟接頭主要有可曲撓橡膠接頭和不銹鋼金屬軟管�？汕鷵舷鹉z接頭彈性好，自由偏轉和位移性能好，造價(jià)低廉。但該產(chǎn)品強度低，橡膠宜老化，在中、小型水泵上使用較多。不銹鋼金屬軟管強度高，承壓大，使用壽命長(cháng)。但該產(chǎn)品自由偏轉和位移性能稍差，造價(jià)較高，在大型水泵上使用較多。

　　隔振支吊架一般采用彈簧阻尼支吊架或橡膠隔振支吊架。彈簧阻尼支吊架隔振性能好，使用壽命長(cháng)，但價(jià)格較高。橡膠隔振支吊架結構簡(jiǎn)單，隔振性能好，可購成品或現場(chǎng)制作，價(jià)格較低。

　　3.水泵隔振系統設計安裝水泵進(jìn)、出口隔振軟接頭一般有水平管段安裝和豎直管段安裝兩種形式圖。

　　3.1 隔振軟接頭在水泵進(jìn)、出口水平管段安裝時(shí)

　�。�1）水泵運行時(shí)，由于管內介質(zhì)壓力的作用，水泵進(jìn)、出口豎管背離水泵向外側位移。 水泵的進(jìn)、出口隔振軟接頭受拉，不僅降低隔振效果，壓力較大時(shí)甚至損壞隔振軟接頭，因此，支架a和支架b應按固定支架設計安裝。支架頂承受的水平推力，計算式如下：

　　Fa=P1A1 Fb=P2A2式中：Fa——支架a頂部承受的水平推力，N；

　　P1——水泵出口工作壓力，Pa；

　　A1——水泵出口彎管圓截面積，m2；

　　Fb——支架b頂部承受的水平推力，N；

　　P2——水泵進(jìn)口工作壓力，Pa；

　　A2——水泵進(jìn)口彎管圓截面積，m2.

　�。�2）水泵運行時(shí)，由于水泵進(jìn)、出口管內壓差較大，尤其是高揚程、大流量水泵，水泵泵體向水泵進(jìn)水口方向移動(dòng)。因此必須對水泵隔振臺座采取限位移措施。常用的方法是在設備基礎上設擋板。擋板受力計算式如下：

　　F=P1A1-P2A2（忽略減振器對隔振臺座的牽制力）

　　式中：F——水泵位移對擋板的推力，N；

　　P1P2——同前；

　　A1A2——同前。

　　3.2 隔振軟接頭在水泵進(jìn)、出口豎直管段上安裝時(shí)

　�。�1）由于水泵進(jìn)、出口彎管與水泵剛性連接，水泵運行時(shí)，泵體不會(huì )產(chǎn)生位移。

　�。�2）由于水泵運行時(shí)管內介質(zhì)壓力作用，隔振軟接頭下部的水泵進(jìn)、出口水平管段向下位移，壓力較大時(shí)，隔振軟接頭上部的管道向上位移，如果沒(méi)有約束，會(huì )造成水泵進(jìn)、出口水平管段的管件損壞和隔振軟接頭受拉甚至損壞。因此，水泵進(jìn)、出口水平管道和上部母管應設支架c、支架d、支架e和支架f.支架c和支架d按彈性支架設計，承受的荷載為隔振軟接頭以下的管道管件重量、豎直管段內和水泵進(jìn)、出口水平管內水的重量，以及由于管道內壓力在彎管上產(chǎn)生的向下的盲板力之和。

　　支架e、支架f的設計應通過(guò)受力分析和計算，確定支架形式。如果隔振軟接頭以上的管道管件及母管內水的重量大于管道內介質(zhì)壓力在上部三通上產(chǎn)生的向上的盲板力時(shí)，支架e、支架f按滑動(dòng)支架設計即可。反之，應設平面導向支架，以防止母管向上移動(dòng)。

　　3.3 對隔振臺座、設備基礎和減振器位置的要求隔振臺座和設備基礎表面應平整，減振器的安裝位置應現場(chǎng)進(jìn)行微量調整，使隔振臺座水平及各個(gè)減振器壓縮量一致。

　　4、結束語(yǔ)大型可調速水泵的振動(dòng)有其特殊性，設計和安裝過(guò)程中必須考慮周全，才能有效地隔振，減小噪音污染，并保證設備安全可靠運行。