立式泵的共振分析.docVIP

立式泵的共振分析????????众所周知，立式泵的变速驱动电机存在一些工作区，它们易遭受过度振动。在本文的第一部分中，Weir Floway泵业公司的Bill Beekman论述了过度共振的影响以及如何处理该现象。在第二部分中，他论述了在起动和停止VFD或软起动/停止从动立式涡轮泵时需要注意的事项。 ???????? ????????当工作转速与与泵结构的自然簧片振动频率（NRF）相一致时，会形成共振条件，立式泵和电动机的结构特别容易受这种共振的影响。当泵的排出压头和立式传动器的自然频率与泵和传动的转速相同时，就会在立式泵中出现由于过度共振而导致的振动现象。 ???????? ????????对于专为用户设计的由变速和定速传动器驱动的立式泵，建议对它们的泵排出压头和传动器的结构予以评估，以判断在整个工作速度范围内是否存在共振条件。但是，对于一台预先设计好的标准定速立式泵，通常无需单独的工作评估。 ???????? ????????行业设计惯例 ???????? ????????大部分立式泵生产商都有其内部技术来确定他们的泵的NRF。立式泵行业内的常规做法是设计传动支座（排出压头），这样一来，压头和电动机的NRF就有一个间隔域，它在最大工作转速以上的20％或最小工作转速以下的20％。 ???????? ????????当期望的工作转速范围在结构的NRF之内时，需要改变泵的排出压头和电动机的硬度。 ???????? ????????在这种情况下，最合理的做法是选择一个装配好的排出压头而非一个铸造的排出压头，因为前者易于改变尺寸大小，而后者则难以在结构上进行改变。当计算泵和电动机的复合结构RCF时，需要用到可靠的电动机簧片临界频率（RCF）数据。一般从大多数立式泵的生产商处都可以得到该数据。值得注意的是，根据不同的电动机生产商及其电动机结构的不同类型，电动机的RCF也会有所不同。通常，泵生产商会选择一个特定的电动机生产商，该电机生产商能提供计算压头和电动机的NRF所需的最优RCF数据。 ???????? ????????一些事件能说明，为了达到想要的非共振工作范围，必须减小或增大泵的最大同步转速；也就是，从6电极到4电极或者从6电极8电极。由于这样做的代价颇高，所以建议，当立式泵由变速传动器驱动时，负责确定规格的工程师应该先咨询泵的生产商，然后才能确定电动机的同步转速和转速范围。 ???????? 图1：自然频率接近最大工作转速范围 ????????安装底座 ???????? ????????着实需要对立式泵的安装底座予以考虑。作为一项规则，合理的做法是提供一个底座，该底座代表了少于泵/传动器的构件总变形量的5％。通常一个钢筋混凝土底座就能符合这些标准。 ???????? ????????如果自然频率接近于最大工作转速范围（图1），那么可以使部件变硬以使其更加坚固。但是，泵生产商的能力有限，他们不能增加部件结构的刚度，而且要得到一台具有大刚度的电动机也是不切实际的。所以，提供一个更加坚固的电动机支座，其形式为一个装配好的排出压头，这样就可能提升泵的结构自然频率，使其超过最大工作转速。 ???????? ????????如果自然频率接近于最小工作转速范围（图2），那么可以使部件更加柔韧。这样做的效果是降低自然频率，使其低于工作范围。在起动和停机期间，部件将通过它的自然频率，这时可能发生振动。但是，由于这种振动只维持很短的一段时间，所以它不会造成任何损坏。 ???????? 图2：自然频率接近最小工作转速范围 ????????当变速从动泵和电动机在非连续工作区域中运转时，泵/电动机会发生过度振动。锁定由变频传动器控制的电动机的工作转速区可能会限制泵的有用工作范围。所以，通常希望改变泵/电动机结构的刚度，以便使共振带远离想要的工作区（图3）。 ???????? ????????停止和起动VFD或立式涡轮泵 ???????? ????????在工作的立式传动涡轮泵的起动和停止阶段，必须考虑那些在采用软起动/软停止（SS/SS）或变频传动器（VFD）时会受影响的特点。在采用VFD或SS/SS驱动电机时，混流泵和轴流泵对起动和停机尤其敏感。这是因为功率曲线朝关闭压头上升。 ???????? ????????关于那些需要解决的问题，供水行业给出了良好的范例。 ???????? ???????? 下游阀 ???????? ????????在起动和停止泵时，所有的阀门都必须与VFD和SS/SS电动机控制器同步，因此，详细了解位于泵下游的阀门的类型这一点很重要。 ???????? ????????在典型情况下，泵的出口上方可能同时存在以下阀门： ????????