计量泵振动机理分析和减振措施

1、前言

　　作为往复泵的一个重要分支,就振动机理而言,计量泵的机械传动部件承受的载荷是交变的;瞬时流量是脉动的;由于管内流动液体的加速和减速,引起了管路内液体压力的脉动;在节流部位以及弯头处,由于能力损失,不可避免的产生了液体的冲击。

　　压力脉动和冲击不仅引起振动并造成管路附件的疲劳损坏、降低流量精度,而且会引发安全事故。在大流量或长管线场合,计量泵所引起的振动甚至会造成工艺系统无法运行。

　　本文对引起计量泵振动的主要因素(即振源)加以分析,在此基础上提出一些主动减振和被动减振的方法或措施。

2、计量泵的结构及原理

　　典型的柱塞计量泵结构如图1所示,电机通过联轴器驱动蜗杆- 蜗杆副,经蜗轮蜗杆副换向并减速后带动与蜗轮刚性连接的偏心轮一起旋转。偏心轮与连杆和十字头组成的曲柄连杆滑块机构将偏心轮的旋转运动转变为十字头的往复直线运动。

图1　柱塞计量泵结构示意

　　计量泵传动原理如图2所示,曲柄每旋转一圈,滑块在连杆的带动下,经缸体内孔导向完成直线往复运动一次。

5.4、实例分析

　　中石化某公司资源化重组项目中采用了甲酮计量泵(型号为J6-DMF3000/10.0-BY-IV)及丙酮计量泵(型号为J6-DMF2500/10.0-BY-IV) ,均为单缸单作用隔膜计量泵,出口管线约有80多米长。装置建成试车时,泵及管线的振动很大。虽然该公司采取措施对管线经过了数次加固,但其出口管线最大振幅仍在10mm左右,无法投料生产。

　　由于计量泵型号已经选定,采用被动减振方案比主动减振方案经济合理。在采集了现场泵及管线系统的特征参数以后,对甲酮计量泵和丙酮计量泵分别进行了动态特性的匹配计算[1] ,设计了出口缓冲系统,配置可充气的囊式缓冲罐,设定其充气压力、缓冲罐入口与泵出口的距离等重要参数。2007年9月投入运行一次成功,流量脉动率约为5% ,出口管线最大振幅在1mm 以内,完全满足了工艺要求。

6、结语

　　要完全消除计量泵的流量脉动和柱塞力的交变是不可能的,但通过理论分析和试验验证,采取主动减振和被动减振的措施,使振动控制在规定的范围内是完全可行的。

　　从振源入手,实施主动减振设计,往往可以达到事半功倍的效果。从振动传播途径入手,通过缓冲系统的配置以及泵与管路特性之间良好的匹配也能达到减振的目的。

参考文献

　　[1] 《往复泵设计》编写组编. 往复泵设计[M]. 北京:机械工业出版社, 1987.
　　[2] 成大先. 机械设计手册单行本(机械振动·机架设计) [M]. 北京:化学工业出版社, 2004.
　　[3] 章宏甲,周邦俊. 金属切削机床液压传动[M]. 南京:江苏科学技术出版社, 1982.
　　[4] 林晓磊,徐瑞银. 液压系统的冲击、振动分析与控制[J]. 起重运输机械, 2005, 4: 30232.
　　[5] 崔书海. 脉冲阻尼器在往复式泵中的应用[J]. 河北化工, 2008, 7: 51252.
　　[6] 曹勤. 计量泵的发展和应用[J]. 石油化工设备,2001, 9: 44247.