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往复泵管道系统的振动控制器
往复泵在化工、石油等等企业的生产系 统中,是一种常用的提压输液动力机械。但 是国产设备几乎都没有消振装置,管道系 统布置又缺乏振动考虑。因之,投入运行 后,出现了不同程度的振动。有些管系振动 强烈,后果严重。我们曾经进行过测量,有 些测点振幅(双幅)超过仪器最大量程3000|io 人在管道上是站立不住的,抖动得全身 麻木。噪声与振动相伴产生。振动不可避免 地使管道支座、卡箍等等产生松动,甚至断 裂,所以发岀各种烦人的机械噪声。流休沿管道的不稳定流动,也激发出不同程度的流体噪声。所以车间内几乎每个角落都受到振动和噪声的干拢,影响人们的身心健康。 
下面我们以某厂的一台往复泵为例,作 振动分析。我们设计出了穿膛滤波式液流脉 动消振器。通过生产上的实际使用,证明这 种消振装置对振动的控制,效果优良。相应 的振动和噪声也随之大大降低。 
一、消振器的结构与机理  
消振器的结构由立式空腔圆筒和滤波管 两个部分组成。空腔圆筒上部为充气部分, 下部为液流的过道。伸入消振器腔内的滤波 (入口)管,在端部装设孔板,孔板内径扁= 0.25d, d为入口管内径。在入口管侧面开适 当数目的小孔,小孔的数目与孔径按小孔总的通流面积与孔板通流面积之和略大于入口管通流面积来取。小孔的排列最好是不规则的。 
从波动学的观点看,管内的液流受到往复泵定期排液的激发,这种激发可以看作一 系列成倍频的波的作用。充气室是一个隔振 室,它是一个低通滤波装置。多孔管则是一 个高通滤波装置⑴。孔板借助于气室能构成 无反射端,可以促使进口管液流的波动形成 行波⑵。这样,由于这些滤波设备的作用, 消振器在理论上能使由泵的排液所提供的各 种倍频谐波都能得到充分的衰减,从而使后 继管内液流脉动减小,因之,管道的振动随之也就减小了。
从一维不稳定流动的观点看,当排液 阀打开、高速流冲来时,由于孔板的阻挡,进口管内形成高压,高压流遇到管壁侧孔时, 就自动向消振器腔内分流,压力随之下降。 这样沿侧孔逐步下降,待到孔板处,实际上 已近乎变成稳定的压力了。所以滤波管拦截 了脉冲流对后继管的直接作用。小孔一个一 个地分流,使消振器腔体内压力变化趋于均 匀化。这就保证了后继管道免于脉冲流的冲 击,从而降低后继管的管道振动。
从隔振的观点看,腔体充入的气体,它恰似一支柔软的弹簧。充气愈多,弹性愈佳。把这种消振器安装在近缸处,它卓有成 效地将振动系统(管系)与振源(泵)隔开,从 而降低了后继管的振动。
二、消振器消振性能分析
假定把消振器腔体内压力变化视为后继管液流脉动的激发源。当后继管不太长时, 可把液流脉动视为刚体型的振动。当后继管 较长时,可以用等效脉动管长代替,这时, 仍能把液流脉动视为刚体型的。研究指出, 后继管液流脉动的固有频率K由下式确定,
流脉动的固有频率的变化对受迫脉动 的控制是很关键的。当固有频率还低于激发 频率时,就有较好的消振,隔振效果。下面 就固有频率K随充气高度以及随泵的转速发 生的变化分别说明并图示。
已经投入运行的消振器有关参数为:
液体一醋酸铜氨液.
工作压力 ——135公斤/厘米气表).
充入气体 氮氢气
后继主管长度一-58.925米
泵的转速一202转/分(三柱塞); 
腔体内截面积/管道通流面积——2.4;
 液体密度——1.26克/厘米3。   
在通常情况下,泵的转速是给定的,设计上要求Lc尽可能大,以便使固有频率尽可能低,这可获得极佳的消振、隔振效果。 
三、实测结果对比 
下面将液流脉动的压力不均匀度和机械 振动实测结果对比列于表1、表2。图5为机 械振动测点布置图,仪器最大量程为3000卩。  
1. 使用了穿膛滤波式液流脉动消振器, 有效地控制了往复泵管系的强热振动,因振动而产生的噪声也随之得到了消减。 
2. 消振机理是隔振型的。充入的气体提供了极为柔和的弹簧作用,从而将后继管的液流脉动系统与激振源隔开。滤波管对脉冲 液流起了良好的抑制作用。 
3. 降低液流脉动的固有频率,避开共 振,是消振器设计的关键。本文提供的公式 大大方便了设计计算。

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