一、水泵產生振動和噪聲的原因
當前,我國共有50余萬座大中小型灌排泵站,給我國的農業生產帶來了極大的便利。但受到各種因素的影響,在實際工作過程中,大部分的水泵出現了不同程度的振動現象,并且伴隨較為劇烈的噪聲,不但給設備的安全穩定運行帶來一定影響,也對泵站工作人員的人身安全及身體健康造成很大威脅。水泵噪聲即水泵設備在運轉過程中發出的間歇性或無規律的聲振動,其形成原因比較復雜,主要包括:壓力脈動引起的噪音、基礎或軸承滑動聲音、汽蝕引發的噪音、泵殼和水摩擦引發的聲音、沖擊發出的噪聲,其中,由汽蝕、沖擊或壓力脈動引起的噪聲往往還伴隨一定的振動。在水泵設計過程中,對于汽蝕、沖擊等引起的噪聲和振動,采取相應的設計優化方法,通常能夠有效控制。對于壓力脈動等其他原因導致的噪聲,采取一定的控制措施后也可有效處理。
二、水泵振動和噪聲的解決方法
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壓力脈動的解決方法
壓力脈動即因水泵葉輪外緣經過泵殼隔舌而引起的周期性壓力波動,一般來說,在設計達標的情況下,離心泵的壓力脈動變化值會保持在設計點揚程的5%~8%。與此同時,水流經過混流泵及軸流泵導葉時,也會在葉輪葉片處引起壓力脈動,只是其揚程很低,一般產生的壓力脈動不會對水泵運行造成嚴重影響。然而,對于離心泵尤其是揚程較高的離心泵來說,水泵本體產生的壓力脈動往往可以傳導至輸水管道,從而引起一定的管道噪聲。所以在水泵總揚程較高的情況下,壓力脈動經常引發很多的問題,故應當引起重視,對其進行必要的研究,制定相應的預防措施。
下面主要闡述如何優化對水泵的設計,從而有效減輕水泵的壓力脈動。水泵產生的壓力波動主要是正弦波,因此為有效減小水泵的壓力脈動,可以使泵殼隔舌與葉輪葉片間成傾斜相交、正弦波相位錯開葉輪、加寬泵殼隔舌與葉片之間的距離等多種方法,減小水泵壓力脈動。
(1)隔舌與葉片傾斜相交法。一般而言,雙吸離心泵的葉輪葉片出口與泵軸是相互平行的,這種情況下葉輪葉片通過隔舌時會對水流作線切割,因此會引起比較強烈的壓力脈動。傾斜相交法通過把葉輪葉片的外緣改變為傾斜狀,確保葉片通過隔舌時不再對水流作線切割,而是按點切割水流,以此來有效減輕壓力脈動。在該方法中,可以將葉輪外緣做成傾斜的,也可以將隔舌做成傾斜的。
(2)在設計葉輪時,錯開相位。在對雙吸離心泵進行設計時,可讓左右兩側的葉輪保持半個間距的相位差,這樣就能用一側的壓力脈動去抵消另一側的壓力脈動,以此起到減輕壓力脈動的作用。
(3)加寬間隙法。加寬泵殼隔舌與葉輪葉片外緣的間隙,可以最大限度地減輕壓力脈動。在實際運行過程中,間隙變大會導致水泵效率降低,所以該種方法的使用率不高,使用率較高的方法為傾斜相交法和錯開相位葉輪法。
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汽蝕振動及噪聲的解決方法
水泵運行過程中,葉輪葉片在進口處可能產生汽蝕現象,當氣泡隨水流進入高壓區后,壓力迅速增大,會使氣泡發生破裂。在這一過程當中,無論是氣泡的發展、形成還是破滅,都會引起周遭水流壓力的急劇變化,從而產生振動和噪聲。根據水泵設計結構及規格的不同,噪聲及振動的嚴重程度也會有所不同。在設計水泵的時候,一般是按照不發生汽蝕的情況來進行研究的,故水泵在正常情況下是不會發生汽蝕的。但在實際使用過程中,水泵受運行工作點偏離、流體性質差異等因素的影響,是很難徹底消滅汽蝕的。當發現水泵有汽蝕癥狀時,需要采取以下做法:擴充吸水管內徑,盡量降低吸上揚程,有效減小吸水管路損失;嚴格控制水泵運行范圍,盡量使工作點保持在不會引起汽蝕的范圍以內;設法減小水泵高程等。此外,在水泵設計生產過程中,要盡可能采用具有一定抗汽蝕能力的新型材料。
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基礎振動的解決方法
一般而言,在安裝水泵及電機時宜選擇大型基礎,這樣可以將泵組產生的絕大多數加振力傳導到基礎上。理論上,基礎振動與設備質量成反比,只要基礎足夠大,就能將水泵和基礎振動都控制在較小范圍內。如果基礎不夠大,而振動非常大的時候,就會在周圍產生較大噪聲。因此,考慮到泵房建筑物承受能力,要采取有效措施予以消除。為有效減少振動造成的基礎、設備破壞,在設計泵站時要采取下列措施:對進出水管與泵體使用柔性接頭或者限位伸縮接頭連接;墻體與管道接觸部位使用彈性支撐,穿墻的管道使用彈性墊層;將水泥基礎挖低,基礎與水泵基座采用減振器進行連接;最好選擇噪聲低的電機;在有可能會出現噪聲的管道上安裝蓄能罐、管式消音器或者旁側支管。
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泵站噪聲的解決方法
在設計過程中,為有效減少泵站噪聲,需要首先弄明白產生噪聲的部位,在最大限度地減少設備噪聲情況下,綜合研究泵站產生噪聲的原因,根據研究情況制定行之有效的降噪方案。
一是在泵站中噪聲可能超過規定值的地方,采用以下措施防止噪聲出現:重新對泵站總體的布局進行全面研究,采取拉開距離的方法有效降低噪聲;在泵站室內使用吸音材料進行施工;盡量增加墻壁的厚度;泵站的窗戶使用雙層窗、玻璃窗或者不透氣窗;在需要的地方增設雙層隔音板,還可以根據具體情況安裝消音器。
二是在有可能通過固體傳輸噪聲的地方,應當采用下列措施:把水泵的基礎制作成防振底板;盡量選用低壓力的脈動水泵;將水泵地面和基礎做成獨立并且絕緣的;泵站的外墻面可以選擇安裝具有防振效果的隔聲護墻板。三是在容易因微小振動產生噪聲的地方,可采用安裝隔音防振護墻板的方式,最大限度地隔絕由于外墻面壁發生振動而引發的噪聲,有效減少噪聲的產生。與此同時,在泵房以外放置的冷卻塔、設備等要選擇低噪聲式,同時盡量安裝隔音屛板;可以改換變壓器放置的場所,并使用隔音屛板進行隔離;最好也在清污機上安裝隔音屛板,采取以上措施可以有效降低噪聲。
水泵是使用非常廣泛的機械,其振動噪聲引發的干擾問題越來越受到人們的關注。水泵在工作時會產生間歇的、不規則的、隨機的、連續的噪聲,該噪聲具有聲波長、衰減慢、衍射波可繞過障礙物等特點。尤其是高層建筑設備側的水泵振動會對相鄰樓層造成重大影響,假如不進行規范治理,會對相鄰樓層造成一定程度的損害。