供热工程中继泵站大型可调速水泵隔振设计及安装要点

　　大型可调速水泵隔振设计及安装要点
　　【摘 要】　本文针对大型可调速水泵的特点，对水泵的振动传递、减振器选型计算、管道支架选型计算、隔振系统设计安装等进行了分析研究，提出了大型可调速水泵隔振设计和安装的要点。
　　引 言　　随着集中供热工程建设规模不断增大，供热首站、中继泵站和大型热力站循环水泵，使用高扬程、大流量可调速水泵的越来越多。振动是产生噪音的主要原因，为了减少噪音污染，一般都采用了弹性隔振措施。笔者参加了多项热力工程调试，发现一些大型水泵隔振效果差，噪音很大，还有发生泵体位移，水泵进、出口软接头损坏等现象。本文以单级、双吸、水平中开式离心泵为例进行分析研究。
　　1.减振器的计算及选型目前，水泵减振器一般选用橡胶减振垫、橡胶剪切减振器、弹簧减振器等几种形式。由于橡胶减振垫具有结构受力性能优越，稳定性好，耐热耐油性好，安装方便，价格低廉，适用范围广等优点，使用较多。
　　1.1 减振器的选型计算减振器选型计算的主要参数有：允许振动传递率T和隔振效率I.（1）允许振动传递率T=■当阻尼比D=0时，上式可简化为：
　　T=■式中：T—允许振动传递率；
　　f/f0——隔振系统频率比；
　　f——水泵额定转速时的振动频率，HZ， f=n/60；
　　n——水泵的额定转速，r/min；
　　f0——减振器静态荷载下的竖向固有频率，HZ；
　　D——隔振材料的阻尼比，一般橡胶减振器D=0.07～0.15，金属弹簧减振器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。
　　以上参数根据建筑物场所的隔振要求确定，见（表一）。
　　1.2 减振器的竖向固有频率减振器的竖向固有频率与其刚度（硬度）成正比，与其静态荷载（静态压缩量）成反比。其关系式如下：
　　f0=■■=■式中：f0——同前，k——减振器的刚度，kg/cm2；
　　m——减振器的静态荷载，kg；
　　x——减振器的静态压缩量，cm；？准——减振器的动静刚度比。
　　1.3 减振器选用的原则
　　1.3.1 恒速水泵减振器选用的原则
　　（1）频率比f/f0参考（表一）选用，通常采用2.5～5.
　　（2）减振器承受的荷载不应大于减振器的许可荷载范围。
　　（3）阻尼较小的弹簧减振器与设备基础之间应设一定厚度的弹性垫。
　　（4）支承点数不应少于4个，水泵较重、尺寸较大时可用6～8个。
　　（5）水泵隔振台座重量应为水泵重量的1.1～1.4倍。
　　（6）水泵重心较高时应增大隔振台座的尺寸和重量。
　　1.3.2 可调速水泵减振器选用的原则可调速水泵选用减振器时，应遵守恒速水泵减振器选用的原则，频率比必须按水泵运行的最低转速选用。
　　如可调速水泵额定转速时，频率比取f/f0=2.5，当水泵低速运行时，f/f0＜2.5，隔振效果将大幅度下降，当水泵转速下降到额定转速的40%时，即0.4f/f0=1，隔振系统将产生共振现象，不仅起不到隔振效果，反而增大振动，甚至造成设备和管道损坏。
　　可调速水泵选用减振器时，频率比可根据水泵最低转速按（表二）选取，并按（表三）及选用产品说明书的参数选用不同类型的减振元件或隔振材料。水泵转速低于300r/min时，可采用大块式刚性基础减小振动传递。
　　1.3.3 橡胶减振垫的选用安装方法
　　（1）橡胶减振垫应根据其许可荷载范围和竖向固有频率选用。
　　（2）对大型水泵，每个支承点一般采用多层及每层多块的组合布置，各层减振垫之间用3～4毫米厚整块钢板隔开，并将减振垫与钢板粘结在一起。
　　（3）考虑水泵隔振系统的稳定性，每层1～2块布置时不宜超过3层，每层3～4块时不宜超过4层，每层5～6块以上时不宜超过5层。
　　（4）橡胶减振垫的许可荷载与硬度成正比；如前述，其竖向固有频率与硬度成正比，与静态压缩量成反比；橡胶减振垫的竖向固有频率与支点每层布置的块数无关，与布置的层数成反比，当二层布置时，竖向固有频率约为一层布置的0.7倍，四层布置时，竖向固有频率约为一层布置的0.5倍。
　　2.隔振软接头、弹性支吊架选型隔振系统设计不仅要对转动设备进行隔振，为了防止振动随管道输出，水泵的进、出口管道必须安装隔振软接头，与水泵刚性连接的进、出口管道上的支吊架必须采用隔振（弹性）支吊架，管道穿过机房围护结构处，应留有缝隙，并使用弹性材料填充。
　　水泵隔振软接头主要有可曲挠橡胶接头和不锈钢金属软管。可曲挠橡胶接头弹性好，自由偏转和位移性能好，造价低廉。但该产品强度低，橡胶宜老化，在中、小型水泵上使用较多。不锈钢金属软管强度高，承压大，使用寿命长。但该产品自由偏转和位移性能稍差，造价较高，在大型水泵上使用较多。
　　隔振支吊架一般采用弹簧阻尼支吊架或橡胶隔振支吊架。弹簧阻尼支吊架隔振性能好，使用寿命长，但价格较高。橡胶隔振支吊架结构简单，隔振性能好，可购成品或现场制作，价格较低。
　　3.水泵隔振系统设计安装水泵进、出口隔振软接头一般有水平管段安装和竖直管段安装两种形式图。
　　3.1 隔振软接头在水泵进、出口水平管段安装时
　　（1）水泵运行时，由于管内介质压力的作用，水泵进、出口竖管背离水泵向外侧位移。 水泵的进、出口隔振软接头受拉，不仅降低隔振效果，压力较大时甚至损坏隔振软接头，因此，支架a和支架b应按固定支架设计安装。支架顶承受的水平推力，计算式如下：
　　Fa=P1A1 Fb=P2A2式中：Fa——支架a顶部承受的水平推力，N；
　　P1——水泵出口工作压力，Pa；
　　A1——水泵出口弯管圆截面积，m2；
　　Fb——支架b顶部承受的水平推力，N；
　　P2——水泵进口工作压力，Pa；
　　A2——水泵进口弯管圆截面积，m2.
　　（2）水泵运行时，由于水泵进、出口管内压差较大，尤其是高扬程、大流量水泵，水泵泵体向水泵进水口方向移动。因此必须对水泵隔振台座采取限位移措施。常用的方法是在设备基础上设挡板。挡板受力计算式如下：
　　F=P1A1-P2A2（忽略减振器对隔振台座的牵制力）
　　式中：F——水泵位移对挡板的推力，N；
　　P1P2——同前；
　　A1A2——同前。
　　3.2 隔振软接头在水泵进、出口竖直管段上安装时
　　（1）由于水泵进、出口弯管与水泵刚性连接，水泵运行时，泵体不会产生位移。
　　（2）由于水泵运行时管内介质压力作用，隔振软接头下部的水泵进、出口水平管段向下位移，压力较大时，隔振软接头上部的管道向上位移，如果没有约束，会造成水泵进、出口水平管段的管件损坏和隔振软接头受拉甚至损坏。因此，水泵进、出口水平管道和上部母管应设支架c、支架d、支架e和支架f.支架c和支架d按弹性支架设计，承受的荷载为隔振软接头以下的管道管件重量、竖直管段内和水泵进、出口水平管内水的重量，以及由于管道内压力在弯管上产生的向下的盲板力之和。
　　支架e、支架f的设计应通过受力分析和计算，确定支架形式。如果隔振软接头以上的管道管件及母管内水的重量大于管道内介质压力在上部三通上产生的向上的盲板力时，支架e、支架f按滑动支架设计即可。反之，应设平面导向支架，以防止母管向上移动。
　　3.3 对隔振台座、设备基础和减振器位置的要求隔振台座和设备基础表面应平整，减振器的安装位置应现场进行微量调整，使隔振台座水平及各个减振器压缩量一致。
　　4、结束语大型可调速水泵的振动有其特殊性，设计和安装过程中必须考虑周全，才能有效地隔振，减小噪音污染，并保证设备安全可靠运行。