供熱工程中繼泵站大型可調(diào)速水泵隔振設(shè)計及安裝要點

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　　大型可調(diào)速水泵隔振設(shè)計及安裝要點

　　【摘 要】　本文針對大型可調(diào)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(shè)計安裝等進(jìn)行了分析研究，提出了大型可調(diào)速水泵隔振設(shè)計和安裝的要點。

　　引 言　　隨著集中供熱工程建設(shè)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(diào)速水泵的越來越多。振動是產(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(diào)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(jìn)、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(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(jié)構(gòu)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(dāng)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(zhuǎn)速時的振動頻率，HZ， f=n/60；

　　n——水泵的額定轉(zhuǎn)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(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(zhǔn)——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

　?。?）頻率比f/f0參考（表一）選用，通常采用2.5～5.

　?。?）減振器承受的荷載不應(yīng)大于減振器的許可荷載范圍。

　?。?）阻尼較小的彈簧減振器與設(shè)備基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)一定厚度的彈性墊。

　?。?）支承點數(shù)不應(yīng)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(yīng)為水泵重量的1.1～1.4倍。

　?。?）水泵重心較高時應(yīng)增大隔振臺座的尺寸和重量。

　　1.3.2 可調(diào)速水泵減振器選用的原則可調(diào)速水泵選用減振器時，應(yīng)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(zhuǎn)速選用。

　　如可調(diào)速水泵額定轉(zhuǎn)速時，頻率比取f/f0=2.5，當(dāng)水泵低速運行時，f/f0＜2.5，隔振效果將大幅度下降，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的40%時，即0.4f/f0=1，隔振系統(tǒng)將產(chǎn)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(shè)備和管道損壞。

　　可調(diào)速水泵選用減振器時，頻率比可根據(jù)水泵最低轉(zhuǎn)速按（表二）選取，并按（表三）及選用產(chǎn)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(zhuǎn)速低于300r/min時，可采用大塊式剛性基礎(chǔ)減小振動傳遞。

　　1.3.3 橡膠減振墊的選用安裝方法

　?。?）橡膠減振墊應(yīng)根據(jù)其許可荷載范圍和豎向固有頻率選用。

　?。?）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(jié)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。

　?。?）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(guān)，與布置的層數(shù)成反比，當(dāng)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(shè)計不僅要對轉(zhuǎn)動設(shè)備進(jìn)行隔振，為了防止振動隨管道輸出，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，管道穿過機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)處，應(yīng)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(zhuǎn)和位移性能好，造價低廉。但該產(chǎn)品強(qiáng)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(qiáng)度高，承壓大，使用壽命長。但該產(chǎn)品自由偏轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)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

　?。?）水泵運行時，由于管內(nèi)介質(zhì)壓力的作用，水泵進(jìn)、出口豎管背離水泵向外側(cè)位移。 水泵的進(jìn)、出口隔振軟接頭受拉，不僅降低隔振效果，壓力較大時甚至損壞隔振軟接頭，因此，支架a和支架b應(yīng)按固定支架設(shè)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.

　?。?）水泵運行時，由于水泵進(jìn)、出口管內(nèi)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。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(shè)備基礎(chǔ)上設(shè)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

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

　　（2）由于水泵運行時管內(nèi)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，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(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(yīng)設(shè)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(shè)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(nèi)和水泵進(jìn)、出口水平管內(nèi)水的重量，以及由于管道內(nèi)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(shè)計應(yīng)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(nèi)水的重量大于管道內(nèi)介質(zhì)壓力在上部三通上產(chǎn)生的向上的盲板力時，支架e、支架f按滑動支架設(shè)計即可。反之，應(yīng)設(shè)平面導(dǎo)向支架，以防止母管向上移動。

　　3.3 對隔振臺座、設(shè)備基礎(chǔ)和減振器位置的要求隔振臺座和設(shè)備基礎(chǔ)表面應(yīng)平整，減振器的安裝位置應(yīng)現(xiàn)場進(jìn)行微量調(diào)整，使隔振臺座水平及各個減振器壓縮量一致。

　　4、結(jié)束語大型可調(diào)速水泵的振動有其特殊性，設(shè)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(shè)備安全可靠運行。