離心泵的解耦試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，離心泵的蝸殼通過分離解耦支架安裝在蝸殼支撐基座上，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在離心泵的驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上，離心泵的驅(qū)動電機(jī)安裝在電機(jī)支撐基座上，且蝸殼支撐基座和電機(jī)支撐基座相互獨(dú)立，使蝸殼與驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子之間物理分離，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)的振動解耦；在蝸殼上布置動態(tài)壓力脈動傳感器、振動加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器以及在電機(jī)的軸承處和機(jī)腳處布置振動加速度傳感器，并且各傳感器連接采集與數(shù)據(jù)分析裝置，用于分別獲取流體激勵(lì)源的振動傳遞特性，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)源的定量特性和依據(jù)定量激勵(lì)源特性分析。
【專利說明】離心泵的解耦試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心泵試驗(yàn)裝置，尤其是一種離心泵的解耦試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]離心泵是一種將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送液體壓力能和動能的通用流體機(jī)械，降低離心泵振動噪聲不僅有利于延長其使用壽命，同時(shí)也可改善設(shè)備運(yùn)行的工作環(huán)境和其周邊生活環(huán)境。
[0003]引發(fā)離心泵振動噪聲的激勵(lì)源主要由三方面組成:流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)和電磁激勵(lì)，其中流體激勵(lì)振動噪聲是由于電動離心泵葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)劃過液體產(chǎn)生了流體非定常脈動，而激起離心泵蝸殼、葉輪的振動噪聲并傳遞到機(jī)座，它與離心泵內(nèi)流場流體流動狀況有關(guān)，影響離心泵內(nèi)流場流體流動狀況的主要因素有葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)、葉片型線、蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)、動靜間隙等；機(jī)械振動噪聲主要是由電動離心泵軸承、轉(zhuǎn)子不平衡等因素引起，可通過電動離心泵組中電機(jī)殼體的軸承和定子端蓋傳遞到設(shè)備機(jī)腳；電磁振動噪聲是電機(jī)氣隙中電磁場產(chǎn)生的電磁力波，激起電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子振動噪聲并傳遞到機(jī)座，它與電機(jī)氣隙、內(nèi)諧波磁場及由此產(chǎn)生的電磁力波幅值、繞組形式、齒槽形式和配合、級對數(shù)等因素有關(guān)。
[0004]目前對電動離心泵振動噪聲的研究主要集中在仿真計(jì)算和簡單的頻譜定性分析方面，無法實(shí)現(xiàn)激勵(lì)源的定量識別和定量處理?，F(xiàn)有電動離心泵組主要結(jié)構(gòu)由電動機(jī)和離心泵組成，將蝸殼直接安裝在電機(jī)端蓋上，或使用過渡支撐結(jié)構(gòu)與電機(jī)剛性相連，在該結(jié)構(gòu)形式下，流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)、電磁激勵(lì)高度耦合，無法對引發(fā)電動離心泵振動噪聲的激勵(lì)特性進(jìn)行很好的分離和識別，就不能從源頭上對離心泵振動噪聲進(jìn)行定量分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)的離心泵試驗(yàn)裝置并不能實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)、電磁激勵(lì)等不同激勵(lì)特性的物理分離，更沒有專門實(shí)現(xiàn)離心泵流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)物理分離的解耦試驗(yàn)
>J-U ρ?α裝直。
[0005]目前對電動離心泵振動噪聲的研究存在著以下缺陷:
(1)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)和電磁激勵(lì)產(chǎn)生的振動噪聲相互耦合，電動離心泵組的振動噪聲響應(yīng)是各激勵(lì)源的混疊耦合作用，不能實(shí)現(xiàn)激勵(lì)源的分離，這給激勵(lì)源的定量識別帶來了很大難度，也無法針對離心泵不同的激勵(lì)特性實(shí)現(xiàn)有指向性的減振降噪設(shè)計(jì)；
(2)在現(xiàn)有離心泵結(jié)構(gòu)下，蝸殼與電機(jī)剛性連接，無法完成蝸殼型線設(shè)計(jì)、蝸殼加工材料及加工工藝等單因素變化對電動離心泵振動噪聲影響規(guī)律的試驗(yàn)研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是要提供一種離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，在不改變離心泵性能參數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)離心泵流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)和電磁激勵(lì)的物理分離；可對離心泵流體激勵(lì)、電機(jī)電磁激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)以及振動傳遞特性進(jìn)行深入研究，同時(shí)可以完成蝸殼結(jié)構(gòu)或材料變化對設(shè)備振動噪聲影響規(guī)律的試驗(yàn)研究。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，包括離心泵蝸殼、位于離心泵蝸殼內(nèi)的葉片、葉輪轉(zhuǎn)子、離心泵的驅(qū)動電機(jī)，其特點(diǎn)是:蝸殼通過分離解耦支架安裝在蝸殼支撐基座上，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在離心泵的驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上，驅(qū)動電機(jī)安裝在電機(jī)支撐基座上，且蝸殼支撐基座和電機(jī)支撐基座相互獨(dú)立，使蝸殼與驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子之間物理分離，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)的振動解耦；在蝸殼上布置動態(tài)壓力脈動傳感器、加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器以及在電機(jī)的軸承處和機(jī)腳處布置加速度傳感器，并且各傳感器連接采集與數(shù)據(jù)分析裝置，用于分別獲取流體激勵(lì)源的振動傳遞特性，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)源的定量特性和依據(jù)定量激勵(lì)源特性分析。
[0008]離心泵的泵蓋安裝于驅(qū)動電機(jī)的下法蘭處，泵蓋與下法蘭之間的密封型式為迷宮密封10配合O型硅膠圈密封11的雙重密封型式。
[0009]電機(jī)支撐基座為剛性支撐基座或彈性支撐基座。
[0010]驅(qū)動電機(jī)4的機(jī)腳位置處布置第一、二加速度傳感器5、14，用于測試電機(jī)振動加速度。
[0011]驅(qū)動電機(jī)的下法蘭處布置第三加速度傳感器12，在離心泵的蝸殼對應(yīng)位置處布置第四加速度傳感器13，用于測試兩個(gè)位置的振動加速度。
[0012]動態(tài)壓力脈動傳感器7布置于蝸殼上緊靠第四加速度傳感器13附近，并沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始每隔90°布置一個(gè)，用于測試水泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流體激勵(lì)。
[0013]電渦流傳感器8固定于電機(jī)支撐基座3上，并伸向電機(jī)軸外表面，兩只電渦流傳感器呈90°夾角布置，用于測試軸系徑向位移。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(I)本發(fā)明設(shè)計(jì)的水泵蝸殼帶有獨(dú)立安裝支架與蝸殼基座安裝，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)軸上，電機(jī)機(jī)腳與電機(jī)基座安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)蝸殼和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的物理分離，即實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)和機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)的振動解耦。通過在蝸殼上布置動態(tài)壓力脈動傳感器、振動加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器以及在電機(jī)的軸承處和機(jī)腳處布置振動加速度傳感器可以分別獲取流體激勵(lì)源的振動傳遞特性，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)源的定量特性分析和依據(jù)定量激勵(lì)源特性(含傳遞特性)實(shí)現(xiàn)有指向性的減振降噪設(shè)計(jì)，為低噪聲水泵研究設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
[0015](2)本發(fā)明可以測量蝸殼和電機(jī)剛性連接與物理分離兩種狀態(tài)下的振動響應(yīng)，通過比較分析兩種狀態(tài)下振動特性，可以獲取離心泵振動傳遞路徑，從而可以對電動離心泵的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低設(shè)備的振動傳遞。
[0016](3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了蝸殼和葉輪轉(zhuǎn)子以及電機(jī)機(jī)殼的物理分離，通過改變蝸殼型線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并研究采用新型材料、新型工藝生產(chǎn)制造蝸殼，可用于研究蝸殼結(jié)構(gòu)或材料變化對設(shè)備振動的影響，為蝸殼結(jié)構(gòu)的低噪聲設(shè)計(jì)提出具體的要求。
[0017](4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電機(jī)機(jī)殼與蝸殼的物理分離，大幅降低了流體激勵(lì)對電機(jī)振動的影響，可通過改變變頻器的載波頻率(5kHz、1kHz、15kHz等)來改變電流品質(zhì)，以獲得驅(qū)動電機(jī)激勵(lì)特性對離心泵驅(qū)動電機(jī)部分振動噪聲影響。
[0018]本發(fā)明的裝置可實(shí)現(xiàn)將流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)和電磁激勵(lì)解耦情況下進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，具體包括: 1)能夠?qū)崿F(xiàn)離心泵流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)和電磁激勵(lì)物理分離；
2)可直接進(jìn)行流體激勵(lì)對運(yùn)動部件振動耦合分析和流體激勵(lì)對靜止部件振動耦合分析；
3)可進(jìn)行離心泵過流部件結(jié)構(gòu)性能參數(shù)與振動特性關(guān)系的研究，為離心泵單因素變化對振動影響提供規(guī)律研究。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的離心泵解耦試驗(yàn)裝置的原理示意圖；
圖2是本發(fā)明的離心泵解耦試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是解耦密封形式結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是分離解耦支架結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1，2所不,一種尚心栗的解f禹試驗(yàn)裝直，王要由解f禹系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、水栗系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、測試系統(tǒng)組成。
[0022]解耦系統(tǒng)由分離解耦支架2組成。支撐系統(tǒng)由蝸殼支撐基座1、電機(jī)支撐基座3組成，水泵系統(tǒng)6由離心泵的葉輪、蝸殼等部件組成。驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)4組成。測試系統(tǒng)由加速度傳感器、無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器15、動態(tài)壓力脈動傳感器7、電渦流傳感器8和信號采集與數(shù)據(jù)分析裝置9等組成。
[0023]蝸殼通過分離解耦支架2安裝在蝸殼支撐基座I上，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在驅(qū)動電機(jī)4的電機(jī)軸上，驅(qū)動電機(jī)4安裝在電機(jī)支撐基座3上，且蝸殼支撐基座I和電機(jī)支撐基座3相互獨(dú)立，使蝸殼與驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子之間物理分離，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)的振動解耦；在蝸殼上布置動態(tài)壓力脈動傳感器7、加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器8、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器15以及在電機(jī)的軸承處和機(jī)腳處布置加速度傳感器，并且各傳感器連接采集與數(shù)據(jù)分析裝置9，用于分別獲取流體激勵(lì)源的振動傳遞特性，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)源的定量特性和依據(jù)定量激勵(lì)源特性分析。
[0024]根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康尿?qū)動系統(tǒng)可選剛性支撐基座或彈性支撐基座；驅(qū)動電機(jī)4安裝于電機(jī)支撐基座3上，水泵系統(tǒng)6中的葉輪等動部件安裝于驅(qū)動電機(jī)4的外伸軸上，泵蓋安裝于電機(jī)下法蘭處，蝸殼通過分離解耦支架2 (圖4)安裝于蝸殼支撐基座I上，可實(shí)現(xiàn)離心泵流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)物理分離。
[0025]如圖3所示，解耦后的泵蓋與下法蘭之間的密封采用迷宮密封10配合O型硅膠圈密封11的雙重密封型式，確保分離后靜密封的可靠性。
[0026]基于以上所述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明對離心泵流體激勵(lì)與機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)特性分離解耦后的測試方法具體步驟如下所述:
I)將驅(qū)動電機(jī)4固定于電機(jī)支撐基座3 ;將泵蓋與電機(jī)座緊固聯(lián)接；安裝葉輪；安裝O型硅膠密封圈；安裝蝸殼，以定位銷定位，以聯(lián)接螺栓緊固聯(lián)接；擰緊螺栓之前，在蝸殼與電機(jī)座之間插入Imm厚輔助金屬墊片，保證緊固聯(lián)接后兩者之間留有Imm間隙；安裝分離解耦支架2，調(diào)節(jié)支撐系統(tǒng)，使得分離解耦支架2與水泵系統(tǒng)6中的蝸殼自然聯(lián)接后用螺栓緊固；拆除蝸殼與電機(jī)座之間的所有聯(lián)接螺栓、定位銷和輔助金屬墊片；完成安裝后低速旋轉(zhuǎn)泵軸，檢查裝配質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)卡死等異?，F(xiàn)象，重復(fù)以上步驟，直至滿足要求。
[0027]2)將第一、二加速度傳感器5、14布置于驅(qū)動電機(jī)6機(jī)腳位置,測試電機(jī)振動加速度，可分析主要機(jī)械激勵(lì)頻率和電磁激勵(lì)頻率。信號中包含主要的激勵(lì)頻率成分有:機(jī)械激勵(lì)即電機(jī)轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧波頻率；電磁激勵(lì)即電機(jī)電磁頻率及其諧波。
[0028]3)將第三加速度傳感器12布置于電機(jī)座下法蘭處，在水泵蝸殼對應(yīng)位置處布置第四加速度傳感器13，測試兩個(gè)位置振動加速度，可通過對比分析兩點(diǎn)測試數(shù)據(jù)，分離機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)對水泵蝸殼的影響。
[0029]4)將動態(tài)壓力脈動傳感器7布置于蝸殼上緊靠第四加速度傳感器13附近，可沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始每隔90°布置一個(gè)，測試水泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流體激勵(lì)，此流體激勵(lì)不受電機(jī)等機(jī)械因素干擾。且可通過壓力脈動數(shù)值與第四加速度傳感器13測得振動數(shù)值對比，分析流體激勵(lì)引發(fā)固體壁面振動的大小。此處測試信號中頻率成分主要包括葉頻及其諧波頻率和水泵的寬頻流體激勵(lì)。
[0030]5)將電渦流傳感器8固定于電機(jī)支撐基座3上，并伸向電機(jī)軸外表面，兩只電渦流傳感器呈90°夾角布置，測試軸系徑向位移；將無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器粘貼于葉輪，可避免分析流體激勵(lì)施加于軸系所帶來的影響作用。
[0031]6)第一至第四加速度傳感器5、12、13、14，電渦流傳感器8，無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器15，壓力脈動傳感器7均與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9相連。將驅(qū)動電機(jī)4開啟，驅(qū)動電機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后可打開動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9開始采集數(shù)據(jù)，并可根據(jù)研究需要調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵運(yùn)行參數(shù)等，重復(fù)步驟2)-5)中的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行不同工況下的試驗(yàn)分析。在采集相應(yīng)時(shí)間后，關(guān)閉驅(qū)動電機(jī)4，系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0032]除了將分離解耦支架2安裝于蝸殼側(cè)面，也可將分離解耦支架2安裝在蝸殼底面等其他部位實(shí)現(xiàn)物理分離；除了立式安裝，也可臥式安裝達(dá)到本試驗(yàn)裝置所實(shí)現(xiàn)的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，包括離心泵的蝸殼、位于離心泵的蝸殼內(nèi)的葉片、葉輪轉(zhuǎn)子、離心泵的驅(qū)動電機(jī)(4)，其特征在于:所述蝸殼通過分離解耦支架(2)安裝在蝸殼支撐基座(I)上，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在驅(qū)動電機(jī)(4 )的電機(jī)軸上，驅(qū)動電機(jī)(4 )安裝在電機(jī)支撐基座(3 )上，且蝸殼支撐基座(I)和電機(jī)支撐基座(2 )相互獨(dú)立，使蝸殼與驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子之間物理分離，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)、機(jī)械激勵(lì)及電磁激勵(lì)的振動解耦；在蝸殼上布置動態(tài)壓力脈動傳感器(7)、加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器(8)、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器(15)以及在電機(jī)的軸承處和機(jī)腳處布置加速度傳感器，并且各傳感器連接采集與數(shù)據(jù)分析裝置，用于分別獲取流體激勵(lì)源的振動傳遞特性，實(shí)現(xiàn)流體激勵(lì)源的定量特性和依據(jù)定量激勵(lì)源特性分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述離心泵，其泵蓋安裝于驅(qū)動電機(jī)的下法蘭處，泵蓋與下法蘭之間的密封型式為迷宮密封(10)配合O型硅膠圈密封(11)的雙重密封型式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電機(jī)支撐基座(3)為剛性支撐基座或彈性支撐基座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電機(jī)(4)的機(jī)腳位置處布置第一、二加速度傳感器(5、14),用于測試電機(jī)振動加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電機(jī)(4)的下法蘭處布置第三加速度傳感器(12)，在離心泵的蝸殼對應(yīng)位置處布置第四加速度傳感器(13)，用于測試兩個(gè)位置的振動加速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述動態(tài)壓力脈動傳感器(7)布置于蝸殼上緊靠第四加速度傳感器(13)附近，并沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始每隔90°布置一個(gè)，用于測試水泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流體激勵(lì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵的解耦試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電渦流傳感器(8)固定于電機(jī)支撐基座(3)上，并伸向電機(jī)軸外表面，兩只電渦流傳感器呈90°夾角布置，用于測試軸系徑向位移。
【文檔編號】F04D15/00GK104141618SQ201410410605
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】李國平, 王強(qiáng), 陳長盛, 柳瑞鋒, 周相榮, 代學(xué)昌 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所