文宏剛，丁強民，劉海山，劉廣兵，董文平

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

屏蔽泵屬于離心式無密封泵，因具有絕對無泄漏、結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)、噪聲低的特點，廣泛應(yīng)用于核電、石油、化工、制冷、制藥以及國防軍工等重要領(lǐng)域，用于輸送貴重、易燃、易爆、高溫高壓、腐蝕性、放射性的介質(zhì)，因此，保證屏蔽泵正常運轉(zhuǎn)十分重要。立式屏蔽泵振動過大不僅會降低效率和使用壽命，嚴重時還會造成環(huán)境污染和威脅人身安全。

顆粒阻尼技術(shù)利用在振動體中有限封閉空間內(nèi)填充的微小顆粒間摩擦與沖擊作用消耗系統(tǒng)振動能量。該技術(shù)具有耐久性好、可靠度高、對溫度變化不敏感，易用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)中。

長期以來，屏蔽泵的研究關(guān)注點僅是流量、揚程、軸功率等性能參數(shù)，對屏蔽泵的振動未給予足夠重視。因此，本文將以某型立式屏蔽泵為研究對象，對其底座結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在保證剛度和強度性能的前提下，應(yīng)用顆粒阻尼技術(shù)，降低泵組振動，為同類型屏蔽泵的減振和應(yīng)用提供參考。

1 振動特性分析

本文研究對象為某型立式屏蔽泵，用于輸送NaOH 溶液，主要參數(shù)為：流量4.0m3/h，揚程35m，轉(zhuǎn)速2920r/min，電機功率2.2kW，機腳振動典型1/3 倍頻程譜如圖1 所示。

從倍頻譜可以看出，頻帶較寬，在軸頻倍頻處存在幅值峰值，在葉頻分頻處存在較小的幅值峰值，說明存在轉(zhuǎn)子不平衡。低頻振動幅值較小，高頻振動（1 ～10kHZ）幅值較大，振動能量主要集中在高頻，說明引起該泵振動的主要激勵力是可能泵內(nèi)流體激勵力。另外，在頻譜圖上還存在著一些與軸頻無明顯關(guān)系的波峰，這些可能是其他因素造成的，如基座結(jié)構(gòu)剛度不足、安裝間隙不合理、旋轉(zhuǎn)部件制造質(zhì)量不高等。

2 改進措施

立式屏蔽泵底座由上環(huán)、加強筋、底環(huán)三部分組成，材料為0Cr18Ni9?？紤]在不影響底座強度和剛度性能的前提下，能夠填充顆粒阻尼，因此依據(jù)離心泵設(shè)計理論和工程經(jīng)驗，提出了以下方案，見圖2。與原方案相比，改進方案將上環(huán)和底環(huán)加厚，將支撐筋涉及為5 根，同時將筋設(shè)計為空心圓柱結(jié)構(gòu)，方便填充顆粒阻尼。

圖1 立式屏蔽泵機腳振動典型1/3 倍頻程譜

圖2 兩種底座改進方案

3 顆粒阻尼技術(shù)的應(yīng)用

圖3 六種顆粒阻尼

本項目選用了六種阻尼材料，如圖3 所示，A 為1.2mm陶瓷球，B 為1.85mm 陶瓷球，C 為3.0mm 陶瓷球，D 為60 目石榴石砂，E 為80 目石榴石顆粒，F(xiàn) 為3mm 鋼丸。選用改進方案底座，裝入以上各種顆粒，進行對比試驗，測試結(jié)果表1。

從表1 可以看出，試驗結(jié)果表明，顆粒阻尼可以有效地降低泵組振動，其中顆粒F 減振效果最明顯，可降低2dB，最終機腳振級為111.8dB。

表1 六種顆粒阻尼減振效果

4 結(jié)語

粒阻尼可以有效地降低泵組振動，其中選用3mm 鋼丸減振效果最好，可以降低2dB，最終機腳振級為111.8dB。

綜上所述，將原方案底座的上環(huán)和底環(huán)加厚，將支撐筋數(shù)量設(shè)計為5 根，并將筋設(shè)計為空心圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充顆