水泵房泵房隔振技术研究

水泵房泵房隔振技术研究

0供水管系的隔振设计给水系统管道结构振动的原因有很多。除了管道运行的激励外，由于排水沟运行不平衡，机械振动以振动波的形式传输到管道结构，导致管道振动和噪音衰减。因此,供水系统的设计要充分考虑泵房内管系的隔振设计。隔振是减振降噪的重要方法之一,是指隔离激励力或运动的传输,从而降低设备的振动和噪声。供水管系的隔振包括基座隔振、管道隔振和支架隔振3个方面。本文针对高层楼供水系统水泵房试验台实施隔振设计来模拟供水管系减振降噪,取得了良好的效果。1隔振器与k/f0根据振源的不同,隔振一般分为主动隔振和被动隔振2种。在供水系统中水泵是主要振动源,所以采取主动隔振形式,防止水泵振动向基础和管道结构传递。水泵隔振力学模型如图1所示。水泵在运转过程中产生的扰动力在垂直方向上的投影为Psinωt。在工程上使用振动传递率K表示隔振系统的效果,它表示通过隔振系统传递给支承结构的传递力F与振源振动总干扰力F0之比,即K=F/F0。如果忽略阻尼,则振动传递率为K=∣∣∣1(ff0)2−1∣∣∣=∣∣1λ2−1∣∣Κ=|1(ff0)2-1|=|1λ2-1|式中,λ表示设计频率比,f/f0为水泵的扰动频率f与隔振垫(器)的固有频率f0之比。由此可见,传递率只与频率比λ有关,对于有固定转速的水泵,其转速(扰动频率)为一常数,因此,要想减少传递率,取得较好的隔振效果,必须设计合理的隔振器。K与f/f0的关系可用图2表示。从图2可以看到,只有当f/f0>2√f/f0>2时,K<1,此时,隔振器起到隔振作用。在理论上,f/f0值越大,则隔振、减振效果越好,但是实际上,f/f0越大,不仅造价高,而且隔振、减振效果的速率降低。当f/f0为2.5～5时,传递率K=1/6～1/24,隔振效果已达83%～96%,设备传递到基础的振动很小。2在供水管道中应用隔震技术2.1u3000水泵为了能够真实地模拟高层楼水泵房供水系统,设计了管道系统试验台如图3所示。该供水系统采用型号为25SG4-20型立式水泵,其流量4m3/h,扬程20m,电机功率0.75kW,转速2800r/min,叶片数为5。蓄水池中的水经由水泵、软连接、出水管、缓冲器、回水管回到蓄水池中,如此循环。对该系统采取的隔振措施包括基座隔振、管道隔振和支架隔振3个方面。2.2弹性装置弹性系统基座隔振有2种途径,即利用质量隔振和安装弹性装置。由于立式水泵底座面积小,重心高,一般采用质量隔振扩大基础尺寸,降低重心,以提高水泵的稳定性。2.2.1扰动频率和隔振附加质量块电机与泵的重量W1=W电+W泵=23kg,泵的转速n=2800r/min,叶片数z=5,泵的扰动频率为f=zn60=5×280060=233.3Hzf=zn60=5×280060=233.3Ηz隔振附加质量块根据试验条件采用钢结构27mm×27mm×13mm,重量为W2=30kg,则Wn=W1+W2=53kg。2.2.2u3000隔振系统的固有频率弹性隔振垫的承载量需要根据隔振系统的设备质量、附加质量块和扰动力来确定。通常,水泵隔振系统弹性垫的载荷为W=K1K2Wn式中:Wn=水泵重+电机重+附加质量块重量;K1为动力系数,取1.3;K2为分项系数,取1.2。则W=1.3×1.2×53=83kg;采用4点支承,每个垫平均承载为G=83/4=21kg。本实验隔振垫选用带圆孔的9050型粘弹性阻尼材料,其弹性模量E=2.1×106N/m2,静刚度k=36.2N/m,所以:隔振系统的固有频率f0为f0=12πkλgW−−−√f0=12πkλgW式中:λ—材料修正系数,λ=1.8。经计算,f0=14Hz。该系统最低的振动分量频率f=830Hz,满足f/f0>2√f/f0>2的要求。2.3可曲挠橡胶接头的减振原理管道隔振目前采用可曲挠橡胶接头,它可以减小振动的传递,使一段管道的振动对与其相连管道的影响减小;由于噪声可以通过管道进行传递,管道连接处采用这些隔振元件可以减小甚至阻断噪声的传递,从而实现降低噪声的目的。可曲挠橡胶接头通常由内胶层、帘布增强层、钢丝骨架层、外胶层经硫化后制成球体,再与平形活接头或金属法兰松套等部件组成减振整体,有单球体、双球体、三球体、四球体等多种结构类型,具有大位移性、隔振与减噪性、还原性、经济性、适用性、抗爆性等特点。由于本实验管路的管径较小,没有可与之匹配的可曲挠橡胶接头产品,所以用橡胶管代替,即在水泵的进口、出口处均紧密串接了橡胶管,以减少泵的振动通过进出水管传递。2.4避免支架的刚性连接管道支撑是影响管系结构固有频率的重要因素,因此它的设计和安排既要考虑有适当的柔性又要起到加强管系刚度的目的,就是说在适当的位置加适当的支架但是要避免支架的刚性连接,这样既可以增加管系整体的刚度,同时也可以防止管系中的振动波通过支架传递到其它部分从而引起第二次噪声辐射。本实验系统在改造前管路无支撑,造成管系刚度较低,抗振能力低的现象,水泵出水竖管的振动强度远远高于其它位置。为了使泵体尽可能少地承受管路和阀门的重量,以及避免管路悬空,在与泵进、出口水管相连的管道上设置了隔振托架。对缓冲器的支架和管卡也进行了改进,增添了石棉橡胶垫,以避免刚性连接。3在采用隔震措施后，系统的动态特性分析在对系统采取了一系列的改造措施,包括基座隔振、管道隔振和支撑隔振后,对系统进行了噪声、振动信号测试,并与改造前的信号相对比。3.1噪声值的比较供水系统正常运转时,改造前泵房标准点噪声声压级为79.5dB,采取隔振措施后为73.2dB,下降了6个分贝,噪声下降明显。3.2信号的采集和变化取水泵出水管路上的一点作为测量点,水泵正常运转时其振动信号如图4、图5所示。可以看出,其主要频率分量925Hz、835Hz