大型可調速水泵隔振設計及安裝要點

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

　　引 言　　隨著集中供熱工程建設規(guī)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越多。振動是產生噪音的主要原因，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(xiàn)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、出口軟接頭損壞等現(xiàn)象。本文以單級、雙吸、水平中開式離心泵為例進行分析研究。

　　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(wěn)定性好，耐熱耐油性好，安裝方便，價格低廉，適用范圍廣等優(yōu)點，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(shù)有：允許振動傳遞率T和隔振效率I.（1）允許振動傳遞率T=■當阻尼比D=0時，上式可簡化為：

　　T=■式中：T—允許振動傳遞率；

　　f/f0——隔振系統(tǒng)頻率比；

　　f——水泵額定轉速時的振動頻率，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(shù)根據(jù)建筑物場所的隔振要求確定，見（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/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）支承點數(shù)不應少于4個，水泵較重、尺寸較大時可用6～8個。

　�。�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，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，頻率比取f/f0=2.5，當水泵低速運行時，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，即0.4f/f0=1，隔振系統(tǒng)將產生共振現(xiàn)象，不僅起不到隔振效果，反而增大振動，甚至造成設備和管道損壞。

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

　　1.3.3 橡膠減振墊的選用安裝方法

　�。�1）橡膠減振墊應根據(jù)其許可荷載范圍和豎向固有頻率選用。

　�。�2）對大型水泵，每個支承點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，并將減振墊與鋼板粘結在一起。

　�。�3）考慮水泵隔振系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每層1～2塊布置時不宜超過3層，每層3～4塊時不宜超過4層，每層5～6塊以上時不宜超過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每層布置的塊數(shù)無關，與布置的層數(shù)成反比，當二層布置時，豎向固有頻率約為一層布置的0.7倍，四層布置時，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(tǒng)設計不僅要對轉動設備進行隔振，為了防止振動隨管道輸出，水泵的進、出口管道必須安裝隔振軟接頭，與水泵剛性連接的進、出口管道上的支吊架必須采用隔振（彈性）支吊架，管道穿過機房圍護結構處，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，造價低廉。但該產品強度低，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。但該產品自由偏轉和位移性能稍差，造價較高，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，但價格較高。橡膠隔振支吊架結構簡單，隔振性能好，可購成品或現(xiàn)場制作，價格較低。

　　3.水泵隔振系統(tǒng)設計安裝水泵進、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、出口水平管段安裝時

　�。�1）水泵運行時，由于管內介質壓力的作用，水泵進、出口豎管背離水泵向外側位移。 水泵的進、出口隔振軟接頭受拉，不僅降低隔振效果，壓力較大時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——水泵進口工作壓力，Pa；

　　A2——水泵進口彎管圓截面積，m2.

　�。�2）水泵運行時，由于水泵進、出口管內壓差較大，尤其是高揚程、大流量水泵，水泵泵體向水泵進水口方向移動。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、出口豎直管段上安裝時

　　（1）由于水泵進、出口彎管與水泵剛性連接，水泵運行時，泵體不會產生位移。

　　（2）由于水泵運行時管內介質壓力作用，隔振軟接頭下部的水泵進、出口水平管段向下位移，壓力較大時，隔振軟接頭上部的管道向上位移，如果沒有約束，會造成水泵進、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、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、出口水平管內水的重量，以及由于管道內壓力在彎管上產生的向下的盲板力之和。

　　支架e、支架f的設計應通過受力分析和計算，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壓力在上部三通上產生的向上的盲板力時，支架e、支架f按滑動支架設計即可。反之，應設平面導向支架，以防止母管向上移動。

　　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(xiàn)場進行微量調整，使隔振臺座水平及各個減振器壓縮量一致。

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