柱塞泵振動原因分析及減振措施探討

2013-10-10

一、柱塞泵振動原因分析
      柱塞泵的振動是由于供液不平穩(wěn)，柱塞泵的壓力變化所引起的，通常表現(xiàn)為進出口管線的振動，而管線的振動是由壓力的波動引起的，壓力的波動又是由流量波動引起的。其關系表現(xiàn)為：流量波動→壓力波動→管線振動。
      1、供液不平穩(wěn)
      通常，在沒有灌注泵（喂水泵或喂油泵）時，柱塞泵主要依靠與大罐內液體的壓力差來實現(xiàn)供液。因此，當罐內液面逐漸下降時，柱塞泵會隨之出現(xiàn)供液不足，引起不同程度的振動。特別是大排量柱塞泵只有單一進口時，如果進口管線過長，且閘門及彎頭過多時，會增大液體的局部水頭損失，從而降低了泵的吸入能力，造成供液不平穩(wěn)，引起振動。
      2、柱塞泵的壓力變化對振動的影響
      柱塞泵工作過程中，伴隨著流量周期性的變化，液體在流動過程中就有加速度和減速度，泵的吸入管線和排出管線就會產生周期性的振動。這就說明，柱塞泵液缸內的壓力是不斷變化的，從而產生慣性力，引起泵內及管線內液體的壓力波動。為此，必須弄清楚壓力變化規(guī)律，以便采取必要的措施。由于柱塞泵的吸入過程和排出過程是交替進行的，兩個過程壓力變化也就完全不同，故分別進行研究。
      （1）吸入過程中吸入壓力的變化液體在從大罐經吸入總管到達柱塞端面的過程中，吸入壓力受罐內液面壓力或灌注泵出口壓力、吸入流道內液流阻力及慣性水頭、吸入閥阻力等因素的影響。在吸入總管安裝吸入畜能器后，吸入壓力變化的曲線趨于平滑，即意味著吸入壓力的波動幅度大大降低，這將利于泵的正常工作。
      （2）排出過程中排出壓力的變化排出過程中，柱塞擠壓泵內液體，使壓力提高，以克服液體在排出流道中的流動阻力和慣性力，以及排出閥的阻力和慣性力，增加液體的高度，并使液體具有一定的流動速度。在排出總管安裝吸入畜能器后，排出壓力變化的曲線趨于平滑，即意味著排出壓力的波動幅度大大降低，這也利于泵的正常工作。
二、柱塞泵減振措施
      1、安裝進口灌注泵或采用雙進口供液一般情況下，液體在大氣壓力作用下，是可以保證正常吸入的。如果有特殊需要，如吸入管線較長，或在高原地區(qū)，則應采用離心泵進行灌注，提高吸入池液面的壓力?，F(xiàn)場實踐表明，柱塞泵在安裝進口灌注泵后，通過離心泵向柱塞泵內灌注液體，能使柱塞泵獲得較平穩(wěn)的液流，從而減小壓力波動和管線的振動。但是，灌注泵的安裝運轉，又增加了設備損耗及電能的消耗，從而增加了成本。因此，在設計安裝柱塞泵時，應充分結合現(xiàn)場實際，盡可能的利用液面壓差來實現(xiàn)自動吸入，并且嘗試采用雙進口向柱塞泵供液，改善吸入條件，也能緩解和減小柱塞泵的振動。
       2、確定合理的畜能器參數(shù)
     （1）畜能器工作原理
畜能器是一個內部充以一定壓力氮氣或空氣的密閉容器，其基本功能是利用氣體的可壓縮性，隨著吸入壓力和排出壓力的變化，自動地向泵（吸入時）或排出管（排出時）供給液體，或者貯存一部分來自吸入管（吸入時）或泵（排出時）的液體，使吸入總管內或排出總管內液流均勻，慣性力減小，從而降低壓力的波動。
     （2）畜能器氣囊內預壓力的確定合理確定畜能器氣囊中的預壓力（畜能器未工作時的氣體壓力）是消除柱塞泵振動的根源。目前國內排出畜能器的預壓力一般在3.5～6MPa之間，也說明了這一點。從大量的實際情況來看，排出畜能器的預壓力大約是極限壓力的60％左右；吸入畜能器的預壓力大約是吸入法蘭處（即進口壓力表安裝處）平均壓力的80％左右。
       3、安裝金屬波紋軟管柱塞泵安裝畜能器后，壓力波動幅度大大減小，剩余的壓力波動則直接作用到管線上，管線長期處在振動環(huán)境中，就會產生疲勞應力，導致管線出現(xiàn)裂紋。為了避免壓力波動直接作用與管線上，我們在進出口管線上安裝金屬波紋軟管來消除壓力波動，從而達到減振目的。
三、通過對柱塞泵振動原因的分析，我們可以通過以下措施來減小柱塞泵的振動。
       1、改善泵的吸入條件，采取雙進口供液；
       2、在柱塞泵進口安裝灌注泵（喂水泵或喂油泵）；
       3、調節(jié)畜能器（畜能器）預壓力，根據(jù)泵的額定壓力及管線運行壓力確定合理的畜能器參數(shù)；
       4、在柱塞泵的進出口安裝金屬波紋軟管，消除壓力波動。