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船用离心泵减振改进数值模拟分析研究

时间:2017-10-30 9:21:00   来源:本网   添加人:admin

  船用离心泵减振改进数值模拟分析研究王新海杜华2,穆岩3,陈剑2(1.海军驻葫芦岛431厂军事代表室,葫芦岛125004;2.武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;3.海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室,沈阳110031)心泵所具有的特点,并结合工程实践,提出了造成设备振动偏大的可能原因。基于CFD性能预报的现代设计方法,对该泵进行了降低振动的改型设计。其改进方案的CFD性能预报结果表明,泵内流动的不稳定性得到了明显改善。

  离心泵在船舶的空调冷水系统、舱底压载系统、循环水系统、消防系统、排水系统、生活水系统大量使用。船用离心泵由于设计、加工不当及运行工况变化等原因,极易产生较大振动噪声,给设备的安全使用带来威胁,对运行管理人员健康造成危害。

  据统计,离心泵已成为主要机械辐射噪声源。另外,由于水泵振动,还会使水泵效率降低、扬程和流量下降。为了使离心泵平稳运行和降低船舶的舱室噪声,迫切需要研制船用低振动离心泵。

  本文以某型船用离心泵为例,对该泵的振动现状、原因进行分析,提出主要改进措施,并用数值模拟分析方法对改进方案进行验证。

  1概述本文的研究对象为某型船用离心泵,用于运送全船空调冷媒水。该泵主要由泵体、支座、泵轴、叶轮以及电动机等部件组成。外形简图如所示。

  某船用离心泵外形图其主要参数:流量100t/h;扬程53m出0;必需汽蚀余量4.9m;电机转速2980r/min;电机功率22kW.和是该泵机脚典型振动频谱图。

  机组机脚振动典型线谱机组机脚振动典型1/3倍频程谱2原因分析离心泵是一种旋转式流体机械,运行时会由于各种各样的原因而产生振动。船用离心泵运行时会受到两种振动的影响,一种是自激振动,另一种是环境振动。根据频谱图进行频谱分析是分析振动超标的有效方法。

  2.1频谱分析该泵的额定转速为2980r/min,故转子的转动频率为:/=2980/60=49.67(Hz),从和中可以发现:1)在高频段(4kHz~10kHz范围内)该泵的振动加速度很大,并且呈增长的态势。所以该泵振动的可能主要来源是流体激励振动;2)在转子转动频率整数倍频率下,振动加速度谱线出现波峰,出现该种现象的原因是转子转动不平衡;3)在频谱图上存在着与转子转速频率没有明显关系的一些波峰。

  这可能是由其他一些原因造成的,比如轴承座结构不佳、基础板不够结实、叶轮和泵制造质量粗糙、安装问题等等。

  2.2振动超标的可能原因。水泵技术,2008(3):20-24.吴仁荣。船用离心泵的运行振动和减消措施。机李婷,卢卯旺,龙诗颐。电机振动的频谱分析。湖史首宏,戴侃。高速泵振动问题的研究。当代化工,张巍。离心泵的振动分析及预防措施。化工装备吴仁荣,陈文毅。降低离心泵运行振动的水力设计淮慧梅,朱晓辉。水泵振动原因及对策。机械工程(上接第71页)对调距桨的桨毂和桨叶的处理应注意准确得到螺旋桨的径向转动惯量、极转动惯量、惯性力矩、附连水系数等参数。

  回旋振动的计算,是轴系设计中确定艉轴承的一项必要工作,多支撑轴系中,对回旋振动影响最大的是轴承间距,增大轴承间距,使得临界转速降低。此外,对调距桨推进轴系而言,增加轴系空心度,可以使得临界转速升高,从而离开共振区域。

  4结论船舶调距桨推进轴系的设计是一个非常复杂的综合工程,方案设计的好坏直接决定了船舶动力装置的优劣。调距桨轴系设计时,各个内外部接口的协调,各种技术参数的确定,都需要与轮机工程师和船体工程师反复协调,均衡合理安排,综合统筹,才能设计出安全可靠、工艺性良好的船舶轴系。