基于颗粒阻尼的立式屏蔽泵底座减振技术研究

文宏刚，丁强民，刘海山，刘广兵，董文平

（合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

屏蔽泵属于离心式无密封泵，因具有绝对无泄漏、结构紧凑、运行平稳、噪声低的特点，广泛应用于核电、石油、化工、制冷、制药以及国防军工等重要领域，用于输送贵重、易燃、易爆、高温高压、腐蚀性、放射性的介质，因此，保证屏蔽泵正常运转十分重要。立式屏蔽泵振动过大不仅会降低效率和使用寿命，严重时还会造成环境污染和威胁人身安全。

颗粒阻尼技术利用在振动体中有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗系统振动能量。该技术具有耐久性好、可靠度高、对温度变化不敏感，易用于恶劣环境等优点，广泛应用于各种工程结构中。

长期以来，屏蔽泵的研究关注点仅是流量、扬程、轴功率等性能参数，对屏蔽泵的振动未给予足够重视。因此，本文将以某型立式屏蔽泵为研究对象，对其底座结构进行优化设计，在保证刚度和强度性能的前提下，应用颗粒阻尼技术，降低泵组振动，为同类型屏蔽泵的减振和应用提供参考。

1 振动特性分析

本文研究对象为某型立式屏蔽泵，用于输送NaOH 溶液，主要参数为：流量4.0m3/h，扬程35m，转速2920r/min，电机功率2.2kW，机脚振动典型1/3 倍频程谱如图1 所示。

从倍频谱可以看出，频带较宽，在轴频倍频处存在幅值峰值，在叶频分频处存在较小的幅值峰值，说明存在转子不平衡。低频振动幅值较小，高频振动（1 ～10kHZ）幅值较大，振动能量主要集中在高频，说明引起该泵振动的主要激励力是可能泵内流体激励力。另外，在频谱图上还存在着一些与轴频无明显关系的波峰，这些可能是其他因素造成的，如基座结构刚度不足、安装间隙不合理、旋转部件制造质量不高等。

2 改进措施

立式屏蔽泵底座由上环、加强筋、底环三部分组成，材料为0Cr18Ni9。考虑在不影响底座强度和刚度性能的前提下，能够填充颗粒阻尼，因此依据离心泵设计理论和工程经验，提出了以下方案，见图2。与原方案相比，改进方案将上环和底环加厚，将支撑筋涉及为5 根，同时将筋设计为空心圆柱结构，方便填充颗粒阻尼。

图1 立式屏蔽泵机脚振动典型1/3 倍频程谱

图2 两种底座改进方案

3 颗粒阻尼技术的应用

图3 六种颗粒阻尼

本项目选用了六种阻尼材料，如图3 所示，A 为1.2mm陶瓷球，B 为1.85mm 陶瓷球，C 为3.0mm 陶瓷球，D 为60 目石榴石砂，E 为80 目石榴石颗粒，F 为3mm 钢丸。选用改进方案底座，装入以上各种颗粒，进行对比试验，测试结果表1。

从表1 可以看出，试验结果表明，颗粒阻尼可以有效地降低泵组振动，其中颗粒F 减振效果最明显，可降低2dB，最终机脚振级为111.8dB。

表1 六种颗粒阻尼减振效果

4 结语

粒阻尼可以有效地降低泵组振动，其中选用3mm 钢丸减振效果最好，可以降低2dB，最终机脚振级为111.8dB。

综上所述，将原方案底座的上环和底环加厚，将支撑筋数量设计为5 根，并将筋设计为空心圆柱结构，内部填充颗