淺談超低比轉速離心泵的減振降噪設計

胡翁旦

浙江省計量科學研究院 浙江杭州 310018

超低比轉速離心泵廣泛應用于大型設備制造、軍事化工以及船舶運輸等領域。在當前我國可持續發展戰略要求下，對于超低比轉速離心泵在工作過程中的環境噪音污染控制問題和穩定性能上做出了相應的減震降噪要求[1]。本文主要從超低比轉速離心泵的工作原理入手，分別以超低比轉速離心泵在工作過程中穩定性能上的控制問題、在離心分離液體過程中產生的劇烈噪音問題分別進行了解析。

1 超低比轉速離心泵的減振設計

1.1 超低比轉速離心泵在穩定性能上的問題

在超低比轉速離心泵的運轉過程中，由于要將具有不同密度、比熱容的液體進行離心分離，大功率、超低比轉速的情況下不可避免的對泵機本身產生較大幅度的振動。這是由于：以離心泵為中心的泵心葉片轉動過程中，在自身為圓周的慣性作用力下所產生的巨大離心力會對泵葉進行上下幅度的擺動，在設計離心泵的過程之初，工程師們正是考慮到了這一點，所以設計的泵葉不會太長導致對離心泵內部造成損害。但是在保證穩定性的前提下，就會對離心泵的工作性能上造成一定的缺失。因此，很多的超低比轉速離心泵生產廠商只片面的追求工作性能，導致在市面上使用的超低比轉速離心泵在減振方面還遠遠不夠。與此同時，很多在離心泵應用的大型機組中往往以超低比轉速離心泵為核心運轉裝置，一旦離心泵的安全性、穩定性出現了一定的偏差，會對整個機組的運轉產生較為嚴重的問題。

此外，在大型設備的聯動運轉過程中，單個離心泵的工作效率只能滿足機組的一部分工作正常運行，無法滿足大型設備的整體性良好運轉。在離心泵啟動運轉之前一定要將離心泵內的空間填滿固定密度的液體，使其保持真空狀態，在離心泵啟動后才能以額定輸出功率進行運轉，否則內部的空氣與泵內壁進行劇烈的摩擦會產生“空轉”現象，并對超低比轉速離心泵的運轉造成難以消除的影響。

1.2 超低比轉速離心泵減振改進

根據超低比轉速離心泵運作的原理，在對其進行減振改進之前要將行業中不同生產廠商所生產的離心泵進行統一集中化的規范管理，在保證離心泵能夠維持原有工作效率的同時，對泵葉進行不同長度規格要求進行調整，從現有的市場亂象上根治這一問題[2]。

在超低比轉速離心泵的使用上要注意，由于離心泵的慣性離心力，在泵內積累的液體勢能會對離心泵的內壁造成影響，因此在使用之前一定要將需要泵出的液體，如工業用水、液態化工原料完全填滿離心泵，這樣才能在保證穩定性的前提之下發揮離心泵的最大工作效率。

此外，以超低比轉速離心泵為核心液壓泵出裝置的大型機組中，可以對離心泵的內部葉輪進行適當調整，將原有的單層固定泵葉更換為多層復合泵葉，這樣會在離心泵內部上下不同層次產生離心力，避免了單一葉輪對離心力的集中而導致穩定性不夠的問題。還可以對超低比轉速離心泵的轉速進行一定的調整，對不同密度和容積的液體采用不同頻率的轉速，從而提高穩定性，減少無謂的振動。

2 超低比轉速離心泵的降噪設計

2.1 超低比轉速離心泵在噪音控制上的問題

噪音控制問題是所有大型設備運轉過程中都要面臨的難題之一，這一點在超低比轉速離心泵的工作運轉中顯得格外突出。由于超低比轉速離心泵的主要工作目的是能夠持續將液體、水流保持在較為穩定的輸出頻率上，而超低比的轉速則注定在離心泵內部會產生水流撞擊摩擦離心泵內壁的噪音，再加上裝置本身所具有的運轉噪音，因此在工作過程中會產生較為嘈雜的噪音污染。

在當前的超低比轉速離心泵設計中，泵葉的表面都進行了光滑打磨，以保證在運轉中最大面積和幅度范圍內對液體進行離心運動，而水流的拍打對泵葉的運動產生助力的同時，在勢能的同向作用下也產生了較為強烈的噪音。與此同時，穩定性無法控制的情況下，超低比轉速離心泵在振動情況下也會產生一定程度的噪音。

高速運轉的離心泵會在進口出產生較大的壓強，同時溫度上升，會對剛進入的水流進行蒸發作用，產生的大量水蒸氣涌入離心泵，這樣就導致泵內并非完全的真空狀態，而且由于超低比轉速離心泵的泵身為了保持較好的固定性所采用的都是較為剛性的材料，水蒸氣會與泵內的空氣產生劇烈的碰撞，在泵體內部發出不斷的響動，并對離心泵產生嚴重損害，甚至造成泵體完全無法工作，也即常見的汽蝕現象。汽蝕現象也是離心泵噪音難以控制的原因之一。

2.2 超低比轉速離心泵降噪改進

針對超低比轉速離心泵噪音產生的原因，可以進行如下幾個方面的改進：

首先，在對超低比轉速離心泵使用之前進行檢查，從泵體本身是否牢固、離心泵中心是否偏離、轉子中心是否穩靠以及軸承線路是否安裝準確等方面進行全方位的檢查，確認無誤后方可投入使用；

其次，在使用過程中要注意，對于泵內空氣的控制，在運轉過程中要對泵體的溫度進行隨時監測，避免出現水蒸氣進入泵內而導致汽蝕現象的發生?？梢栽诔捅绒D速離心泵外部加裝溫度冷卻控制塔，定期對塔的表面進行淋灌操作，保證離心泵在合適的溫度范圍內運轉；

最后，對超低比轉速離心泵內部的泵葉進行改裝，由原有的光滑表面設計改換為多孔復合葉面的形式，一方面多個孔位可以對液體進行高效引流，同時有利于吸收一定程度的噪音，另一方面，復合葉面的設計能夠將水流對葉面產生的拍打聲降到最低，有效改善了噪音問題[3]。

3 結語

綜上所述，本文在超低比轉速離心泵的振動穩定性問題、噪音產生問題上進行了分析，根據離心泵的內部構造和工作原理，從設備的準備階段、使用階段、內部設計上進行了全方位的調整，在保證工作效率的前提下有效的實現了減震降噪的目標。