【启示】针对大型可调速水泵在污水治理系统中的使用,本文探讨了水泵的振动传递、减振器选型计算、管道支架选型计算以及隔振系统设计和安装等方面。在大型热力站和供热首站中,使用高扬程和大流量可调速水泵的趋势日益增加。由于振动是产生噪音主要原因之一,因此为减少噪音污染,采用弹性隔振措施已成为一种普遍选择。然而,部分大型水泵隔振效果并不理想,导致产生噪音、泵体位移和水泵进、出口软接头损坏等问题。本文以单级、双吸、水平中开式离心泵为例进行分析和研究,提出了以下要点: 1.针对减振器的计算和选型,橡胶减振垫是一种常用的类型,具有结构受力性能优越、稳定性强、耐热和耐油等优点,且价格低廉,适用性广泛。 2.治理污水系统中,正确地选择管道支架非常关键,对减少管道运行中的振动有重要意义。采用弹性的管道支架能够有效减少管道的共振频率,使管道的共振区域远离控制频率范围。 3.根据水泵的特点和振动模式,采用恰当的隔振系统具有重要意义。建议采用橡胶弹性隔振器,其弹性特性能够有效地隔离振动,并且生命寿命相对长。同时,根据实际情况进行隔振系统的合理布置和敷设。【启示】在污水治理系统中,减振器选型计算是非常重要的步骤,主要涉及允许振动传递率T和隔振效率I两个主要参数。(1)允许振动传递率T的计算公式为:T=■其中f/f0表示隔振系统频率比,f为水泵额定转速时的振动频率(Hz),n为水泵的额定转速(r/min),f0为减振器静态荷载下的竖向固有频率(Hz),D表示隔振材料的阻尼比,通常橡胶减振器D值为0.07-0.15,金属弹簧减振器D值为0.005-0.015。(2)隔振效率I计算公式为:I=(1-T)×100。以上参数的确定需根据建筑物场所的隔振要求,并参考表格一。除此之外,减振器的竖向固有频率与其刚度成正比关系,同时也与质量成反比关系。在减振器选型过程中,需结合水泵的实际情况进行合理的选择和设计。【启示】在污水治理系统中,减振器选型的刚度与静态荷载呈反比关系,与静态压缩量呈正比关系,其关系式为f0=■■=■,其中减振器的动静刚度比为重要参数之一。在进行减振器选用时,需遵循以下原则:(1)根据表格一确定频率比f/f0,并选用符合场所隔振要求的减振器。(2)减振器承受荷载不应超出许可范围,而阻尼较小的弹簧减振器需要设置弹性垫。(3)应保证支撑点数量充足,水泵隔振台座重量也要符合规定范围。(4)水泵的重心位置应该在减振器竖向重心附近,以便得到最佳的隔振效果。【启示】在污水治理系统中,可调速水泵减振器的选用要遵守恒速水泵减振器的原则,频率比的确定需按照水泵运行的最低转速选用。若频率比低于2.5,隔振效果会显著下降,若低于1,隔振系统会产生共振现象,增大振动,甚至会造成设备和管道的损坏。可调速水泵选用减振器时需根据表格二选择符合水泵最低转速的频率比,并按照表格三选择不同类型的减振元件或隔振材料。当水泵转速低于300r/min时,可采用大块式刚性基础减小振动传递。橡胶减振垫的选用和安装需根据其许可荷载范围和竖向固有频率进行选择。【启示】污水治理系统中大型水泵的支承点通常采用多层及每层多块的组合布置,各层减振垫之间用钢板隔开,并将减振垫与钢板粘结在一起。水泵隔振系统的稳定性需要考虑,每层布置时不宜超过3层,每层布置数量增加时,对应的层数也需要相应减少,以保持竖向固有频率的合适水平。橡胶减振垫的许可荷载和硬度成正比;竖向固有频率和硬度成正比,与静态压缩量成反比;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。水泵进、出口管道必须安装隔振软接头,并采用隔振(弹性)支吊架避免振动随管道输出。【启示】在污水治理系统中,水泵进出口穿过机房围护结构处要留有缝隙,并使用弹性材料进行填充。隔振软接头主要有可曲挠橡胶接头和不锈钢金属软管两种。可曲挠橡胶接头具有弹性好、自由偏转和位移性能好、造价低等优点,适用于中、小型水泵;不锈钢金属软管具有强度高、承压大、使用寿命长等优点,适用于大型水泵。隔振支吊架一般采用弹簧阻尼支吊架或橡胶隔振支吊架,前者的隔振性能好,使用寿命长,但价格较高;后者的结构简单,隔振性能好,可购成品或现场制作,价格较低。水泵进出口隔振软接头的两种安装形式,水平管段安装和竖直管段安装,需根据实际情况进行选择。在水泵进出口水平管段安装时,需考虑管内介质压力的作用引起的水泵进出口竖管背离水泵向外侧位移。【启示】在污水治理系统中,水泵的进出口隔振软接头受拉会降低隔振效果,压力较大时还可能损坏隔振软接头。因此,支架a和支架b应按固定支架的设计进行安装。支架顶部的水平推力计算式为:Fa=P1A1,Fb=P2A2。其中,Fa表示支架a顶部承受的水平推力,P1表示水泵出口工作压力,A1表示水泵出口弯管圆截面积,Fb表示支架b顶部承受的水平推力,P2表示水泵进口工作压力,A2表示水泵进口弯管圆截面积。

在水泵工作时,由于水泵进出口管内压差较大,特别是高扬程、大流量水泵,会导致水泵泵体向进水口方向移动。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安装挡板。挡板的受力计算式为:F=P1A1-P2A2,忽略减振器对隔振台座的影响。这样能有效限制水泵隔振台座的移动,加强水泵的隔振效果,提高污水治理系统的工作效率。【启示】在污水治理系统中,若水泵进出口隔振软接头在竖直管段上安装,水泵在工作时不会产生位移,但是管内介质压力作用下,隔振软接头下部的水泵进出口水平管段会向下位移,隔振软接头上部的管道会向上位移,若未受到约束,会对管道产生损坏并可能导致隔振软接头受拉甚至发生损坏。因此,需在水泵进出口水平管道和上部母管上设支架c、d、e和f。支架c和支架d应按弹性支架的设计进行安装,可承受隔振软接头以下管道的管件重量、竖直管内部和水泵进出口水平管内水的重量,以及由于管内压力在弯管上产生的向下盲板力之和。

支架e和支架f应按固定支架的设计进行安装,可限制管道的位移,防止水泵进出口水平管段产生损坏。水泵位移对挡板的推力的计算式为:F=(P1-P2)A1A2/(A1+A2),其中P1表示水泵出口工作压力,P2表示水泵进口工作压力,A1表示水泵出口弯管圆截面积,A2表示水泵进口弯管圆截面积。通过合理的安装和设计,可加强水泵的隔振效果,提高污水治理系统的工作效率。【启示】在污水处理系统中,为有效隔振、减小噪音污染、保证设备安全可靠运行,需对管道支架形式进行受力分析和计算确定,若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盲板力,则支架e和支架f应按滑动支架设计,反之应设平面导向支架以防止母管向上移动。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。对于大型可调速水泵的振动,设计和安装过程中必须周全考虑,才能有效地隔振,减小噪音污染,并保证设备安全可靠运行。这些措施的实施可提高污水处理系统的运行效率,保障环境质量,提高居民的生活质量。

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