離心泵等效載荷識別分析及減振研究.pdf

1、隨著船舶行業(yè)的快速發(fā)展，低噪聲船舶是未來發(fā)展趨勢，輔機(jī)系統(tǒng)中的各類機(jī)電設(shè)備是船舶主要振源之一，因此，開展機(jī)電設(shè)備的減振降噪研究至關(guān)重要。
　　設(shè)備減振降噪的關(guān)鍵技術(shù)之一就是準(zhǔn)確獲得激勵源特性。多數(shù)設(shè)備由于自身結(jié)構(gòu)形式和安裝狀態(tài)限制，往往很難通過實驗方法直接測量激勵源；而針對機(jī)電設(shè)備中典型激勵力的估算方法又會受到設(shè)備機(jī)加及裝配精度影響，導(dǎo)致激勵力估算偏差較大。因此，根據(jù)測試響應(yīng)和系統(tǒng)振動特性，識別系統(tǒng)受到的外部激勵的載荷識別技術(shù)是間

2、接獲得激勵源的有效途徑。
　　離心泵組的電磁激勵源、流體激勵源和轉(zhuǎn)子激勵源的優(yōu)化方法是泵組減振降噪中的另一項關(guān)鍵技術(shù)，雖然針對電機(jī)、離心泵和轉(zhuǎn)子等系統(tǒng)的激勵機(jī)理及性能優(yōu)化研究較多，但尚未開展結(jié)合泵組傳遞路徑，研究激勵源與振動響應(yīng)之間的量化關(guān)系。本文從泵組激勵源識別、傳遞路徑優(yōu)化和激勵源優(yōu)化等方面開展研究，揭示泵組振動的本質(zhì)，并提出適于工程實現(xiàn)的改進(jìn)措施，具體工作有以下幾個方面：
　　從識別方法、響應(yīng)測點選取和噪聲干擾三方面對

3、載荷識別精度的影響關(guān)系進(jìn)行仿真與實驗研究。采用復(fù)合條件數(shù)的大小判定參與載荷識別的響應(yīng)測點的優(yōu)劣，求得最優(yōu)響應(yīng)組合與最差響應(yīng)組合。對最優(yōu)、最差響應(yīng)組合，采用奇異值分解法、吉洪諾夫正則化方法、迭代求逆法識別不同噪聲干擾情況下板結(jié)構(gòu)的單點激勵和兩點激勵，分析三種識別方法的適用范圍。
　　針對泵組內(nèi)部激勵源復(fù)雜，直接識別真實載荷困難的情況，結(jié)合激勵源傳遞路徑特點，提出等效激勵的概念，即等效激勵使泵組產(chǎn)生的振動響應(yīng)與真實激勵源引起的振動響應(yīng)

4、一致。建立離心泵組的有限元模型，通過測試模態(tài)與仿真模態(tài)之間的相關(guān)性驗證有限元模型的準(zhǔn)確性。選取等效激勵的作用位置，分頻段識別等效激勵，以等效激勵為輸入，優(yōu)化泵組傳遞路徑并預(yù)估優(yōu)化效果。
　　采用二維有限元法，對離心泵組電機(jī)氣隙磁密進(jìn)行多截面等效計算，通過麥克斯韋應(yīng)力張量法求解出了徑向、切向電磁力，結(jié)果顯示切向電磁力對泵組振動的影響可以忽略，通過對比電機(jī)空載機(jī)腳響應(yīng)仿真與實測值，驗證了電磁力結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對高頻徑向電磁力較大的問題

5、，在考慮電機(jī)運行性能的前提下，提出修改槽配比和槽形以降低電磁激勵力振動的優(yōu)化方案。
　　運用CFD軟件對離心泵進(jìn)行全流道三維穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算，并結(jié)合載荷識別結(jié)果，剖析流體噪聲源特性及影響因素，指出蝸殼隔舌區(qū)域的流場壓力脈動是泵組主要的流體激勵源，有針對性地提出適宜工程應(yīng)用的減小壓力脈動的改進(jìn)措施。
　　對離心泵組傳遞路徑優(yōu)化、電磁激勵和流體激勵優(yōu)化的減振效果進(jìn)行試驗驗證，取得了滿意的減振效果。驗證了復(fù)雜設(shè)備減振工作中等效