大型单级双吸卧式离心泵的噪声分析与控制措施

大型单级双吸卧式离心泵的噪声分析与控制措施

刘兴龙

宁夏回族自治区红寺堡扬水管理处   755100

摘要：在现代工业生产中，大型水泵作为关键的流体传输设备，其运行效率和环境友好性备受关注。特别是单级双吸卧式离心泵，由于其独特的设计和广泛应用，其噪声分析与控制措施显得尤为重要。本文将深入探讨大型单级双吸离心泵的噪声源分析、降噪技术以及实际工作中的控制和措施，以期更好提升水泵效率，减少对人员和环境的影响。

关键词：大型水泵；噪声分析；噪声控制

一、引言

单级双吸卧式离心泵，作为一种高效、稳定且广泛应用的流体输送设备，在工业生产、城市供水、农业灌溉等领域发挥着至关重要的作用。它们以其优异的特性，如流量大、扬程适中、效率高、运行平稳可靠，成为众多领域中不可或缺的基础设施，也是扬水排灌行业的重要设备。然而，伴随其广泛应用，也带来了一系列问题，其中最突出的便是噪声污染。这些问题不仅影响着工作效率，还对人类生活品质产生影响，也对环境构成威胁，因此，开展大型单级双吸卧式离心泵的噪声控制的研究显得尤为重要。

噪声会对人的听力造成影响，长期身处噪音环境，可以引起心绪不宁、心情紧张、心跳加快、血压增高。研究表明，30分贝以下属于非常安静的环境；45分贝是正常的环境；55分贝则属于较吵的环境会干扰日常工作；噪音65分贝则对话有困难；在80-90分贝时，距离约0.15米也得提高嗓门才能进行对话。而大型单级双吸离心泵的噪声有时会在100分贝以上，对工作人员和环境产生的影响显而易见，甚至会对人的听觉造成不可逆的伤害。

噪声控制方面，离心泵在高速运转过程中产生的噪声不仅影响周边的生态环境，还可能引发工作人员一系列健康问题，根据世界卫生组织的报告，长期接触工业噪声的工人，其听力损伤风险显著增加，甚至多发职业性噪声性耳聋。对于居民区附近的泵站，噪声问题更是成为投诉热点，影响到了居民的生活质量。因此，降低离心泵的运行噪声，设计出运行更为平稳安静的水泵，不仅符合现代绿色发展的理念，也对提高人们的生活幸福感有着直接的贡献。

二、单级双吸卧式离心泵噪声分析

单级双吸卧式离心泵在运转过程中，噪声的产生类型主要有四个方面：机械噪声、流体噪声、电磁噪声和其它噪声。机械噪声主要来源于泵体内部各部件的振动，如叶轮、泵轴、轴承和密封水填料函、联轴器等的振动、摩擦等；流体噪声则是由于液体在泵内高速流动时，与泵壳、叶轮及管道内壁的相互作用产生的；电磁噪声则是在配套电动机运行过程中，由于强大的电磁场变化产生的噪声，或是电动机气隙不均匀产生的噪音；其它噪声主要是水泵与电动机配套设施产生的噪音等。

结合实际工作分析，产生噪声的来源主要有以下方面：单级双吸卧式离心泵与配套电动机的同心度的偏差过大，或泵轴弯曲等，导致震动，从而产生噪音；离心泵的轴承损坏，在高速旋转时导致泵轴剧烈窜动或晃动，从而产生噪音；叶轮与口环之间的间隙不均匀，间隙过小过大会引起相应的摩擦、窜水等现象，从而产生噪音；所抽送的介质，含有较多固体颗粒，特别是北方黄河水在夏秋季泥沙含量过高时，泵在高速运转中，因此也可能产生噪音；离心泵产生汽蚀，这主要是离心泵工作原理决定的，当水泵高速旋转，气泡在泵内高压区泯灭时，对叶轮叶片外围产生强烈的冲击，也会产生巨大的噪音；与离心泵配套的电动机冷却风机选型不合适、叶片角度不合适，风扇旋转也会产生较大的噪音。

针对这些噪声源和产生噪声的方式，多种噪声控制技术得以发展并应用于实践中。

三、单级双吸卧式离心泵噪声控制技术和治理措施

减振设计是降低机械噪声的有效手段。通过多种手段来降低机械噪声是扬水行业长期探索的思路和做法，如合理设计泵体结构、优化水泵铸造工艺、调整水泵与电动机同心度，或是使用橡胶垫和减振器来降低基础振动，能够显著降低机械噪声。例如，在红寺堡扬水管理处泵站的更新改造中，我们就高度重视噪声治理，采用了隔振垫来降低泵体与基础之间的振动传递，采用挠性联轴器来减少泵轴与电机之间的振动传递，都能有效降低水泵机组和泵站的整体噪声水平。

声学包覆是一种常见的噪声控制方法，主要通过在泵体和管道外包裹吸声材料，以吸收和衰减噪声。这种技术的选择取决于目标噪声频率和声学材料的性能。在实际应用中，常见的吸声材料有矿棉、玻璃棉和聚酯纤维等，它们对中低频噪声有很好的吸收效果。同样，也可以在水泵的附属设备、厂房环境等布设吸音棉，减少噪声的反射和扩散等，也能很好控制噪声传播。然而，需要注意的是，吸声材料的使用可能会增加设备的重量，对结构强度或精密配合等有一定影响，且在高温、潮湿或腐蚀性环境下可能需要特殊材料。

优化流体流动也是降低流体噪声的重要途径。通过改进叶轮设计，如采用低噪声叶轮，或在管道内设置消声器，可以减少液体与泵内壁的撞击，从而降低噪声。安装不锈钢泵体和叶轮，叶轮的流线型设计、表面光洁度的提高、叶片数量的优化、叶片倾斜角度控制、叶轮与口环之间的间隙优化，也能减少噪音的产生；对泵壳内部和叶轮采取高分子材料涂护，既能增加叶轮和水泵使用寿命，也是降低流体噪声的有效手段。然而，这些改进可能会影响到泵的性能，需要在噪声控制和效率之间找到最佳平衡。

优化配套设施设备的选型，一般按1.1~1.25倍水泵轴功率来选择配套电动机功率较为合适，也能减少整体机组产生的噪音。配套电动机在选型时，如果选型太大会增加投资，选型太小会出现“小马拉大车”现象，会让电动机出力不足，导致运行中定子电流增大，出现过载、过热等情况，都会产生更大的噪音。同时，对配套的冷却风机、蝶阀油泵等附属设备，也要选择合适的型号、功率、冷却方式，尤其是考虑叶片数量和角度等。

主动噪声控制（ANC）是一种高技术含量的新型噪声控制策略，它利用麦克风采集噪声信号，通过处理器生成一个与噪声信号相位相反的信号，通过扬声器发射，以实现噪声的相互抵消。在泵站中，主动噪声控制可以针对特定频率的噪声进行精确调控，效果显著。然而，主动噪声控制需要复杂的信号处理和实时反馈，对系统设计和运行维护要求较高，成本也相对较高。

在实际应用中，通常会综合使用多种噪声控制技术，以达到最佳的降噪效果。比如，可以先通过减振设计减少机械噪声，再配合使用声学包覆来吸收流体噪声，必要时还可以引入主动噪声控制技术，针对特定噪声源进行针对性的处理。在宁夏扬黄泵站运行中，降低黄河水泥沙含量、优化水沙关系，或采取清水做为水泵填料函密封水等措施，都能有效降低噪声。同时，对于不同的噪声控制方法，还需要根据泵站的实际情况，如泵的类型、运行工况、环境条件以及成本预算等因素，进行综合评估，选择最合适的控制策略。

大型单级双吸卧式离心泵噪声控制技术的发展，不仅依赖于对噪声产生机理的深入理解，还依赖于新材料、新工艺、新方法和新设备的不断探索。通过合理的结构设计、高效的吸声材料应用以及主动噪声控制的引入，通过为员工配备专业耳塞、在控制室安装隔音门等方式，也可以减少噪声对员工健康的伤害，为泵站及周边环境的改善提供有力保障。随着科技的进步，我们期待未来能够开发出更多创新的噪声控制技术，推动单级双吸卧式离心泵朝更绿色、更宁静、更高效的方向发展。

结束语

总结来说，通过深入研究大型单级双吸卧式离心泵的噪声特性，采用先进的降噪技术和优化运行策略，不仅能显著降低泵站的噪声污染，提高周边环境质量，同时也能在保证设备性能的前提下，实现能源的有效利用，降低运行成本。随着科技的进步，我们期待未来能有更多创新的噪声控制和节能技术应用于大型水泵，推动工业生产的绿色化和可持续发展。

参考文献

[1]汪海勇, 严凌风. 民用建筑中水泵噪声及其控制[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2016, (26): 101-102.

[2]于孝民, 吕梁, 胡德义, 黄迪山. 大型泵站噪声与治理[J]. 排灌机械工程学报, 2014, 32 (04): 308-311.