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    船用泵的摇摆和倾斜

    作者: 浦盛船舶 日期: 2019-07-17 19:20

    大家知道,船舶的类型十分繁杂,特点各异,但它们都有一个共同点,这就是:即使是在风浪很小的情况下航行时,船体或多或少总是会存在一点摇摆和倾斜。根据风级和浪级的不同,同时依据船舶吨位、结构稳性、航向和航速情况等因素的不同,这种摇摆和倾斜的情况亦有所不同。在大风大浪的情况下,军用舰艇的横摇角度可以允许达到45°左右,而纵倾可达15°

    在船舶出现急转弯、装载或卸载、停靠码头或舱室局部进水等情况下,船体会出现程度不同的横向或纵向倾斜。同时,船体在航行时的刚体运动是没有规则的,它要受到许多外界条件的影响。也就是说,船舶长时间处于稳定正浮状态下航行的情况是很少的。

    应该说,在船舶横摇和纵倾幅度不大的情况下,船舶设备所受到的影响并不明显。但是船舶在遇到风浪时,其横摇角和纵摇角分别超过40°和20°的情况并不罕见,在这种情况下对船舶设备的影响就比较大了。对于船用水泵,这种影响至少表现在对吸入性能的影响、对支承滑动轴承或推力轴承以及对连接零件强度的影响等方面,其中尤以对吸入性能的影响最为重要。

    当船体摇摆或倾斜时,装在其上的船用离心泵机组也必然会随之而动。此时,离心泵叶轮(对船用多级泵系指首级叶轮)的中心线与泵吸入液面的相对距离(吸入或灌注几何高度)也会发生改变。当这个距离的变化致使机组的汽蚀裕量等于或小于离心泵的必需汽蚀裕量时,泵内就会产生汽蚀。从而造成离心泵的性能发生变化甚至产生工况断裂,这一点对于吸入条件本身就比较苛刻的船用离心泵尤为重要。比如,船用冷凝水泵往往在正常运行情况下也伴有部分汽蚀,因为它是处在很低的吸入压力条件下工作的。如果由于船体的倾斜造成冷凝水泵吸入压力的继续降低,就必然会造成泵内脱流,使泵的正常运行中断。因此,在计算离心泵的汽蚀性能时,必须要考虑到这种由于船舶横向或纵向摇摆所造成的不利影响,以保证离心泵在船舶具最大摇摆角度(或吸入压力最低)时具有安全稳定运行的能力。

    船用离心泵产生横向或纵向摇摆的同时,必然会在对应于摇摆的方向上增大支承轴承的载荷。这种附加的载荷不仅只是由于转子运动的加速度所引起,而且也是由于高速旋转转子的定向回转惯性所致。虽然这两种力的方向有时是相反的,但其作用力的大小却不相同。当离心泵转子的重量(质量)、旋转角速度以及机组随着船舶的横向或纵向摇摆而产生的运动加速度已知时,这种附加载荷的值是可以通过计算求得的。因此,当我们进行船用离心泵的轴承设针时,应该考虑到这些因素。

    除此而外,卧式或立式的悬臂转子在产生播摆时会给轴承、推力盘以及连接螺栓等造成附加载荷,等等。对于这些附加载荷值,应该在结构强度计算时作适当考虑。

    通过以上简单的叙述不难看出,船舶的横向或纵向摇摆以及快速的上下浮沉都会对船用离心泵的正常运行产生一定的影响,因此,在船用离心泵的技术条件中规定它们应在下述摇摆角度下能安全可靠地运行,道理是十分清楚的。

    对于民用船舶:
    横摇:±22.5°(周期约10s)
    横倾:±15°
    纵倾:±10°

    对于军用船舶:
    横摇:±45°(周期约3~14s)
    横倾:±15°
    纵摇:±10°
    纵倾:±5°

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