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船用離心泵減振改進數值模拟分析研究

時間:2017-10-30 9:21:00   來源:本網   添加人:admin

  船用離心泵減振改進數值模拟分析研究王新海杜華2,穆岩3,陳劍2(1.海軍駐葫蘆島431廠軍事代表室,葫蘆島125004;2.武漢第二船舶設計研究所,武漢430064;3.海軍駐沈陽地區艦船配套軍事代表室,沈陽110031)心泵所具有的特點,并結合工程實踐,提出了造成設備振動偏大的可能原因。基于CFD性能預報的現代設計方法,對該泵進行了降低振動的改型設計。其改進方案的CFD性能預報結果表明,泵内流動的不穩定性得到了明顯改善。

  離心泵在船舶的空調冷水系統、艙底壓載系統、循環水系統、消防系統、排水系統、生活水系統大量使用。船用離心泵由于設計、加工不當及運行工況變化等原因,極易産生較大振動噪聲,給設備的安全使用帶來威脅,對運行管理人員健康造成危害。

  據統計,離心泵已成為主要機械輻射噪聲源。另外,由于水泵振動,還會使水泵效率降低、揚程和流量下降。為了使離心泵平穩運行和降低船舶的艙室噪聲,迫切需要研制船用低振動離心泵。

  本文以某型船用離心泵為例,對該泵的振動現狀、原因進行分析,提出主要改進措施,并用數值模拟分析方法對改進方案進行驗證。

  1概述本文的研究對象為某型船用離心泵,用于運送全船空調冷媒水。該泵主要由泵體、支座、泵軸、葉輪以及電動機等部件組成。外形簡圖如所示。

  某船用離心泵外形圖其主要參數:流量100t/h;揚程53m出0;必需汽蝕餘量4.9m;電機轉速2980r/min;電機功率22kW.和是該泵機腳典型振動頻譜圖。

  機組機腳振動典型線譜機組機腳振動典型1/3倍頻程譜2原因分析離心泵是一種旋轉式流體機械,運行時會由于各種各樣的原因而産生振動。船用離心泵運行時會受到兩種振動的影響,一種是自激振動,另一種是環境振動。根據頻譜圖進行頻譜分析是分析振動超标的有效方法。

  2.1頻譜分析該泵的額定轉速為2980r/min,故轉子的轉動頻率為:/=2980/60=49.67(Hz),從和中可以發現:1)在高頻段(4kHz~10kHz範圍内)該泵的振動加速度很大,并且呈增長的态勢。所以該泵振動的可能主要來源是流體激勵振動;2)在轉子轉動頻率整數倍頻率下,振動加速度譜線出現波峰,出現該種現象的原因是轉子轉動不平衡;3)在頻譜圖上存在着與轉子轉速頻率沒有明顯關系的一些波峰。

  這可能是由其他一些原因造成的,比如軸承座結構不佳、基礎闆不夠結實、葉輪和泵制造質量粗糙、安裝問題等等。

  2.2振動超标的可能原因。水泵技術,2008(3):20-24.吳仁榮。船用離心泵的運行振動和減消措施。機李婷,盧卯旺,龍詩頤。電機振動的頻譜分析。湖史首宏,戴侃。高速泵振動問題的研究。當代化工,張巍。離心泵的振動分析及預防措施。化工裝備吳仁榮,陳文毅。降低離心泵運行振動的水力設計淮慧梅,朱曉輝。水泵振動原因及對策。機械工程(上接第71頁)對調距槳的槳毂和槳葉的處理應注意準确得到螺旋槳的徑向轉動慣量、極轉動慣量、慣性力矩、附連水系數等參數。

  回旋振動的計算,是軸系設計中确定艉軸承的一項必要工作,多支撐軸系中,對回旋振動影響最大的是軸承間距,增大軸承間距,使得臨界轉速降低。此外,對調距槳推進軸系而言,增加軸系空心度,可以使得臨界轉速升高,從而離開共振區域。

  4結論船舶調距槳推進軸系的設計是一個非常複雜的綜合工程,方案設計的好壞直接決定了船舶動力裝置的優劣。調距槳軸系設計時,各個内外部接口的協調,各種技術參數的确定,都需要與輪機工程師和船體工程師反複協調,均衡合理安排,綜合統籌,才能設計出安全可靠、工藝性良好的船舶軸系。

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