離心泵內(nèi)流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)原因及類型

　　振動(dòng)噪聲己成為衡量離心泵性能的一個(gè)重要指標(biāo)。如何進(jìn)行低振動(dòng)低噪聲離心泵的設(shè)計(jì)已成為當(dāng)前水泵領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要難題。離心泵內(nèi)的流體誘導(dǎo)振動(dòng)是一種強(qiáng)迫振動(dòng),也稱為水力激勵(lì)振動(dòng),是由流場(chǎng)中的非定常流體力引起的。這些非定常流體力主要是由于動(dòng)靜干涉、旋轉(zhuǎn)失速和空化等不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生。

　　(1)動(dòng)靜干涉誘導(dǎo)振動(dòng)

　　動(dòng)靜干涉作用主要是指旋轉(zhuǎn)過流部件與靜止過流部件間的周期性相互作用。對(duì)于單級(jí)離心泵就是指葉輪與蝸殼間的相互影響,對(duì)于多級(jí)離心栗就是指葉輪與導(dǎo)葉間的相互作用。

　　由于葉輪出口處流體流速的大小和方向沿圓周方向是不斷變化的,這就使得葉輪出口尾流對(duì)靜止部件內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生了非定常影響,從而在靜子部件內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生復(fù)雜的壓力場(chǎng)；同時(shí),蝸殼隔舌或?qū)~等靜止部件的存在也周期性地改變了葉輪的流動(dòng)邊界條件,對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)形成了干擾,使得葉輪內(nèi)的壓力場(chǎng)也極其不穩(wěn)定;這種動(dòng)靜干涉作用最終會(huì)引起泵內(nèi)的壓力脈動(dòng),產(chǎn)生水力激勵(lì)誘導(dǎo)振動(dòng)。

　　另外,葉輪葉片數(shù)和導(dǎo)葉葉片數(shù)或隔舌數(shù)的組合是否合適對(duì)于動(dòng)靜干涉引起的誘導(dǎo)振動(dòng)具有比較大的影響。

　　(2)旋轉(zhuǎn)失速誘導(dǎo)振動(dòng)

　　當(dāng)流量減小到某個(gè)限度時(shí),離心粟葉輪(導(dǎo)葉或幅殼)流道內(nèi)會(huì)形成一個(gè)或幾個(gè)失速團(tuán),這些失速團(tuán)以同樣的方向,但以較低角速度繞軸旋轉(zhuǎn),這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)失速。泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生頻率是低于葉輪旋轉(zhuǎn)頻率的離散頻率,葉輪內(nèi)失速產(chǎn)生的頻率為50%~90%的旋轉(zhuǎn)頻率(軸頻),壓出室中的旋轉(zhuǎn)失速的頻率為10%~25%的旋轉(zhuǎn)頻率。葉輪或壓出室(導(dǎo)葉或鍋殼)內(nèi)發(fā)生的旋轉(zhuǎn)失速會(huì)阻塞葉輪或壓水室的流道,極易使泵內(nèi)出現(xiàn)回流、脫流和二次流等不穩(wěn)定流動(dòng)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致水泵揚(yáng)程急劇降低并誘發(fā)強(qiáng)烈振動(dòng)。

　　(3)空化誘導(dǎo)振動(dòng)

　　空化是液體特有的一種復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象,當(dāng)液流局部壓力低于相應(yīng)溫度下該液體的飽和蒸汽壓力時(shí),液體內(nèi)部便開始汽化形成氣泡并快速生長(zhǎng)，當(dāng)這些氣泡隨主流運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)時(shí),將發(fā)生收縮和潰滅。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,葉輪進(jìn)口葉片吸力面與前蓋板交接處也極易發(fā)生空化,在進(jìn)口區(qū)域附近形成氣泡。這些氣泡隨運(yùn)動(dòng)葉輪出口附近時(shí),周圍的高壓液體使氣泡急劇變小以至破裂,同時(shí)周圍液體將迅速填充空穴,從而發(fā)生互相撞擊而形成局部高壓射流,引起周圍流體的強(qiáng)烈壓力脈動(dòng),形成水力激勵(lì)。

　　軸向振動(dòng)加速度脈動(dòng)具有一定的弱周期性規(guī)律,徑向振動(dòng)加速度脈動(dòng)沒有任何周期性，蝸殼隔舌處的振動(dòng)加速度在整個(gè)頻率范圍內(nèi)都比較大，并且蝸殼隔舌處的振動(dòng)加速度脈動(dòng)幅值最大。

　　引起離心泵內(nèi)非定常流體力的這些不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象與離心泵的具體設(shè)計(jì)以及具體的運(yùn)行工況相關(guān),這些水力激勵(lì)是在很多情況下是同時(shí)存在的,因此離心泵內(nèi)流體流動(dòng)誘導(dǎo)產(chǎn)生振動(dòng)勢(shì)必是這些激勵(lì)共同作用的結(jié)果。