洪卫真
摘要：本文介绍对某泵站大型立式离心泵的减振技术措施。阐述了泵机座构造及楼板支撑对系统固有频率的影响。通过改变系统固有振动频率以避开共振区，从而达到减振目的。
关键词：立式泵；电机层；减振
中图分类号：TH311文献标识码：B
我公司江东泵站设计日供水能力50万m3，占厦门市原水供应量80％以上。共有六台单机功率1600kW的立式离心泵。其中1#、4#机位为进口，2#、3#、5#、6#机位为国产，流量Q=4700m3/h，扬程H=90m；电机转速范围748~994r/min。安装示意图如图1。相对于国内一些大型立式泵有如下特点。
1．六台机组的电机成一线布置在面积为38.4m×11.4m的楼板上。楼板除大梁外无柱，仅靠墙支撑。每个安装位置楼板承重达30t。
2．出水压力高达0.9MPa，扰动较厉害。
3．电机转速高。
该泵站自1996年投入运行后，电机振动较为明显，高速运行时，振速为3.7~3.98mm/s，尚在良好范围内（见ISO3945-1985《振动强度测量与评定》），低速时为5.9~7.9mm/s，处于良好和合格状态之间。由于低速运行时间较多，故采取减振措施的主要目标是降低低速运行时的振动，以减小楼板振动，保证建筑物安全。
一、机组振动原因分析
造成水泵机组振动的原因主要有以下几方面。
1．与电机制造精度有关。如电机转子动平衡情况，运转时磁力线平衡情况，转子安装精度，即气隙情况等。
2．与电机安装精度有关。安装规范规定，电机座与电机接触面的水平精度应小于3/1000。由于国产电机自重达18t，加上运行时产生振动的影响，如果电机机座刚度不够，很难使安装达到规范要求。
3．与电机和水泵间的传动轴有关。如传动轴自身的动平衡情况，传动轴安装的垂直度，联轴器的形式与对中精度。
4．与水泵运行的稳定性有关。运行压力较高，则产生强烈振动，导致水泵沿进出水方向有明显位移。
5．电机在某一转速运转时，产生的振动频率与基础固有频率接近或相同，形成共振。
二、两次减振的情况
江东泵站这种高扬程、大流量、立式安装的水泵目前在国内没有先例，所以减振的实践也是一个试验的过程。我们先后对国产6#机组进行了两次减振改造。
1．第一次减振围绕机座改造进行
1997年年底，发现6#机座与电机连接面严重变形，机座底板明显下沉，无法满足水平度要求。该电机座为带法兰的双向开口薄圆柱壳，圆柱直径1500mm，高1000mm，壁厚15mm。圆柱侧面开了两个大方孔，以便于盘车及观察联轴器状况。这样的机座刚度明显不足，是整个系统中最薄弱的环节。
提高机械结构的刚度可减小振动幅度，因此对机座和传动系统进行了改造。
(1)增加筋板和肋条。筋板能够提高抗扭和抗弯能力，肋条能抵抗局部变形，是提高结构刚度的主要措施。
(2)改造后的机座未开孔。
(3)合理选择构件壁厚。新机座上、下底所用钢板厚度均为65mm。
此外，机座高度由原来的1000mm降为250mm，以提高运行的稳定性。此外还对传动系统进行了改造，把传动轴与水泵由刚性联接改为弹性联接，在一定程度上隔离了两者间振动的传递，减少水泵运行产生的振动向电机和楼板传递。改造后的机座为厚壁圆圈式，机座及传动轴系统的重量由原来的11t增加为13.5t。
改造后电机低速运转时振速为1.0~1.2mm/s，而高速时振速则升至7.6~8.2mm/s，对楼板的安全构成威胁。楼板振幅最高达到58.3μm，主要频率成分是16.5Hz，来自电机。
经计算，采取上述三个措施提高了固有频率，使之偏离泵组低速激振频率而接近其高速激振频率，因此产生低速时振动减弱，高速时振动增强的现象。
2．第二次减振以防止共振为主
通过第一次减振治理，认识到必须把电机、机座、楼板视为一个振动系统，通过改变系统固有频率，避开共振区，达到减振的目的。
计算出系统第一固有频率f1=19.23Hz，第二固有频率f2=46.83Hz。
由于电机转速范围为748~994r/min，因此产生的强迫振动频率介于12.47（低速）~16.57（高速）Hz。可见电机在高速运转时产生的强迫振动频率接近于固有频率f1，而低速运转产生的振动频率离固有频率较远。
为避开共振，必须改变结构的固有频率。改变固有频率可以通过改变电机、楼板的质量和刚度达到。电机已经改造过了，现只能改变楼板的质量和刚度。最终选择提高楼板刚度。
具体做法是，在楼板下加一带有微调装置的钢管柱（如图2）。微调装置为螺旋千斤顶（蜗轮蜗杆式）。机组运行时，以仪器监视楼板振动情况，慢慢调整微调装置，直至振幅减小到允许范围之内。
(1)钢管柱的选择。选择热轧无缝钢管。外径D=219mm，壁厚δ=16mm，长l=4300mm。截面积A=1020.39mm2。
加此钢管柱后楼板刚度增加了49833.08t/m。
(2)微调装置及调节量。根据计算，选择QL50t型螺旋千斤顶，起重力50t，最大起升高度702mm，最小起升高度450mm。
高速运转时机组正前方楼板的振动加速度a=0.63m/s2，楼板强迫振动力PB=ma=32.76×103N
考虑到实际工程因素，微调装置的调节力小于10t，调节楼板的抬升幅度为
微调装置总升起量△H=0.5mm。
(3)施工要求
①整个减震装置全部采用普通结构钢和钢结构，焊接而成。钢管重342.2kg，钢垫板重33kg，加上附属焊接件，整个减震装置重约380kg。
②钢板与混凝土楼板接触，为了使应力均布，需在其中间垫3~5mm厚的橡胶垫。
③微调装置调节时要缓慢，并以仪器监测振动情况。
(4)改造结果
对楼板增加钢柱后，电机低速运转时振动速度为1.5~1.7mrn/s，按标准为优良，高速运转时振动速度为5.4~5.8mm/s，为良好。
参考文献：
机修手册第二卷．机械工业出版社，1993第三版．
张安华．机电设备状态监测与故障诊断技术．西北工业大学出版社，1995第一版．
严济宽．机械振动隔离技术．上海科技文献出版社，1986.7第一版．