摘 要：目前大多數(shù)船舶動(dòng)力系統(tǒng)是借助離心泵來實(shí)現(xiàn)的，一旦離心泵工作過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象，船舶的正常航行將受到影響?；诖?，本文以船用離心泵為研究主體，首先分析船用離心泵出現(xiàn)振動(dòng)噪聲的原因，針對(duì)這些原因提出設(shè)計(jì)改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)后的離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，以期降低離心泵的噪聲。

關(guān)鍵詞：船用離心泵；減振；降噪；數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：U664.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0214-01

引 言

本文主要從船用離心泵的設(shè)計(jì)改進(jìn)入手，通過改變泵殼結(jié)構(gòu)的手段來解決船用離心泵的振動(dòng)問題，并通過數(shù)值模擬來驗(yàn)證改進(jìn)后的減振降噪效果。

1 船用離心泵振動(dòng)噪音成因

在船用離心泵運(yùn)行的過程中，離心泵內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件的相互作用易造成轉(zhuǎn)輪振動(dòng)，影響機(jī)組安全運(yùn)行。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致船用離心泵出現(xiàn)振動(dòng)噪音的因素如下：①設(shè)計(jì)不合理引起的振動(dòng)噪音。由于船用離心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜且是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故一旦設(shè)計(jì)不合理，機(jī)組內(nèi)部流體會(huì)流動(dòng)紊亂，從而導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部壓力分布不均勻，產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)易造成泵體出現(xiàn)非正常振動(dòng)，因此要防止設(shè)計(jì)原因造成的機(jī)組振動(dòng)噪聲。②制造工藝不良造成的振動(dòng)噪音。船用離心泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于制造工藝的精度要求較高。例如若泵體的葉輪不光滑，極易造成泵體旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量分布不均勻，從而產(chǎn)生振動(dòng)噪音。③機(jī)組安裝的不合理導(dǎo)致泵體產(chǎn)生振動(dòng)噪音。機(jī)組在進(jìn)行安裝的過程中，對(duì)基準(zhǔn)面的選取要求極為嚴(yán)格，若選取出現(xiàn)誤差，就會(huì)導(dǎo)致泵軸和管道的安裝錯(cuò)誤，這極易導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)噪音。

2 船用離心泵減振措施及模擬

為探討如何有效降低船用離心泵振動(dòng)噪音，筆者選取某一船用離心泵進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，該離心泵為單殼體泵，泵和電機(jī)的連接方式為剛性連接，相關(guān)參數(shù)為：流量Q=350m3/h，揚(yáng)程H=38m，轉(zhuǎn)數(shù)n=2950r/min，噪聲≤85dB。

2.1 設(shè)計(jì)改進(jìn)

本次的設(shè)計(jì)改進(jìn)方案包括：將泵殼單體變?yōu)殡p殼體，并提升泵殼的強(qiáng)度；將泵和電機(jī)間的連接方式由剛性連接改進(jìn)為彈性連接；增加泵配件的精度（將水泵葉輪、轉(zhuǎn)子部件及電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡精度等級(jí)由G6.3級(jí)提高到G2.5級(jí)）；對(duì)泵腳板處的加強(qiáng)筋方位進(jìn)行改進(jìn)，并增加鋼筋的根數(shù)，同時(shí)泵進(jìn)口位置增加加強(qiáng)筋；將機(jī)組的電機(jī)支座由原始的焊接件變?yōu)殍T件；對(duì)機(jī)組軸承布置位置進(jìn)行調(diào)整，使軸承自身承受軸向力。

2.2 試驗(yàn)數(shù)值模擬

首先，對(duì)設(shè)計(jì)改進(jìn)前后泵的流場模擬進(jìn)行分析，通過分析模擬圖，可發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的泵體徑向壓力大幅度減小，整個(gè)泵體的振動(dòng)幅度相比原設(shè)計(jì)明顯減小。

表1給出焊接底座及改進(jìn)后的鑄造底座模態(tài)前十階頻率。其中，泵的轉(zhuǎn)動(dòng)軸頻為50Hz，蹦的葉頻為300Hz。從表1中我們可以得知，鑄造電機(jī)支座的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊接底座，尤其是第一、二、三階固有頻率是水泵葉頻的3～4.8倍，明顯優(yōu)于焊接底座，故可以得出電機(jī)機(jī)組支座采用鑄造的方式遠(yuǎn)優(yōu)于焊接底座，可以大幅度減小機(jī)組振動(dòng)噪聲。

從表2中我們能夠得出，經(jīng)過設(shè)計(jì)改進(jìn)后的泵體不管是基腳振動(dòng)級(jí)、機(jī)身振動(dòng)烈度還是空氣噪聲指標(biāo)都是小于規(guī)范要求值的，說明此次泵體的設(shè)計(jì)改進(jìn)效果明顯，能夠減小泵體的振動(dòng)噪聲。

3 結(jié) 論

本文在對(duì)船用離心泵振動(dòng)噪音成因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，以某一離心泵為研究主體，提出運(yùn)用設(shè)計(jì)改進(jìn)的方式來解決泵體的振動(dòng)噪聲，并借助數(shù)值模擬對(duì)改進(jìn)前后泵體內(nèi)總壓分布圖以及底板模態(tài)進(jìn)行分析，通過數(shù)值模擬可知，改進(jìn)后泵體的各振動(dòng)噪聲小于規(guī)范值，因此值得在實(shí)際泵體設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-11-16