摘要:大型建筑的空调水系统中的循环水泵安装位置一般都在系统的最低位，通常具有以下特点:流量大、扬程高、工作压力大、运行时间长。水泵运转时振动是难免的，因而它对建筑的影响是持续的，做好水泵的减振工作对提高大楼的舒适度、降低环境噪声、避免振动对结构的破坏等起到十分重要的作用。计算水泵减振系统受力时还应该考虑到系统内部压力在软接头造成的一对力的影响，本文讨论为消除这对力应该采取的一些计算方法及应对措施。
关键词:空调循环水泵;受力分析;减振计算;弹簧选型
引言
大体量高档次的建筑的空调水系统中的循环水泵在工作过程中通常具有以下特点:流量大、扬程高、工作压力高、需要长期运行。因而从设计时就需要考虑减振降噪措施，通常是采用国家标准图集做法,或者按设计手册推荐做法，例如振动及减振计算方法在《实用通设计手册》中有详细描述:根据水泵转速而确定干扰频率、根据水泵动载荷确定惯性块重量、根据总重量及弹簧数量而确定弹簧的受力等，但计算过程没有考虑管道系统因存在内部压强而在两软接头处各自会产生一对方向相反、大小相等的力，这两对对力对外部受力分析是有很大影响的。但在多年的实际工程后期调试中发现这部分力是不容忽视的，而且因为这对力的存在各弹簧的受力是不均匀的、软接头会因此被向两侧拉伸、弹簧的受力除考虑水泵及惯性块重量还需要考虑这两对力的影响。
1通常推荐的水泵减振方式
无论水泵运行还是停止,只要系统内充满了水,系统就存在内部的压强，压强是无方向的，但碰到有安装方向的进出口软接头，就会在每个软接头处产生一对 大小相等方向相反的力,理论上力的大小为(忽略软接头本身因变形产生的力) :
F=P*A
式中:F-受力大小,N；
p-系统运行时的内压强，Pa;
A-受力方向上的投影面积, m。
但是系统运行和停止时其进出口的压力会不同，运行时满足出口压力减入口压力等于水泵扬程,停止时进出口压力相等,系统放空时就没有力。这对力可能造成的后果是:
(1)水泵整体向后移位,减振弹簧倾斜；
(2)立管向外倾斜,法兰接口或焊缝受损毁；
(3)水平软节头受力,极可能被拉坏造成事故。
这个力会加载到弹簧上，并且在出口的反方向位置向下施压，忽略了这个向下的压力则可能使得选定的弹簧过小而被压死，达不到减振效果,即使弹簧不被压死，各弹簧的受力也变得相当不均匀,水泵台座会整体倾斜,同样会对软接头造成损伤。
2改进措施
有的工程上在出现了问题后被动地将水泵惰性块后侧加了限位措施以防止水泵整体偏移，也有经历了爆管事故后的将水平的软节头两侧法兰用丝杆拉住限位的，这两种做法解决了安全问题后却都影响减振效果。个人认为应该将这对水平力改为竖直方向的垂直力并使用弹簧力将它抵消掉是最好的解决方案,当然弹簧规格会增大不少。为达这一目标必须改变水泵吸入口的软接头的安装位置。这种安装方式使得水泵水平方向不受力，水泵不会位移，减振弹簧也不会倾斜,减振效果好。
3定性分析
通过刚才的受力分析可知各弹簧的受力不一定是相同的。定性分析,考虑了系统内部压力后,水泵前端有两对因软接头而产生的向下的力(不是重量),弹簧受力远远大于水泵后侧电机下面的弹簧。定量分析,必须经过计算才能确定各受力点大小,选择合适的弹簧,实现预想的减振效果。弹簧承受的力量有以下几部分:水泵重量、入口推力、出口推力惰性块重量。理论上只要满足力平衡和力矩平衡就能很快计算出弹簧受力大小了,但实际计算中涉及的未知变量很多,需要合理的分析系统情况并做科学的假设以求减少未知变量(通常假设前两组弹簧受力相同) ,最终计算出各个弹簧的安装位置、受力大小、预压缩量(mm) , 然后绘制出惰性块的配合尺寸。关于惰性块，其重量建议取水泵运行重量的2~3倍为好，根据水泵的运行重量及其附件重量确定水泵惰性块的重量、外形尺寸、准备安装弹簧的位置，根据水泵进出口压力及口径计算出受力,并假定中间弹簧的受力是与入口侧弹簧相等的，以此可以确定中间弹簧的安装位置，同时计算出电机下侧的弹簧受力大小。
4合理选择弹簧是另外一个重要程序
我们是假定系统在运行状态,这种状态意味着系统内不但充满了水而且是处于设计的循环运行状态,然而，弹簧在安装过程及将来放水检修过程、停机状态时都有不同的受力情况，这些受力必然造成弹簧的压缩量发生较大变化，则存在一个减振体上下位移幅度较大的问题，这些位移会施加到橡胶软接头上，可能造成它被过拉或过压情况,并可能被损毁。因此必须采取限位措施，即选用预压弹簧来抵消在非设计状态下可能出现的问题。选用预压缩弹簧可以直接将减振弹簧限定在运行状态范围内,预压缩量的计算见表2,当然,表格内是要嵌入厂家的技术数据、计算公式后才能实现人工参与的半自动计算。计算的压缩量小于3mm的则不需要预压,大于3mm的则采取预压措施，预压量为计算的压缩量减去3mm。计算过程也可以计算出整个隔振系统的隔振效率，通常要求大于95%，一般对1450rpm的泵效率会到97%以上, 2900rpm的隔振效率更高了，基本能到99%。
5结束语
随着人们对工作、生活环境的舒适性要求不断提高，中央空调系统在现代工业与民用建筑中被普遍采用,但空调、制冷设备的噪声和振动又对建筑环境产生了噪声污染,因而如何对空调、制冷设备的噪声和振动进行有效控制越来越重要。为使空调用房达到预期的允许标准，必需从多方面对噪声进行控制:一是尽量选择低噪声设备;二是对设备房和传递通道进行消声处理;三是在设备与基础间配置减振材料以减弱设备的振动传递固体声。而空调、制冷设备振动引起的固体传导是产生较大噪声的主要根源，是产生室内噪声主因,若设备固定在建筑物上而没有适当隔离,其运行时产生的震动可经建筑物传至室内，产生噪声污染。因而一般都在工程图纸设计阶段就会要求对空调、制冷设备进行隔振处理。目前,在国内设计的中央空调系统工程中,要求对空调设备进行隔振处理时, 一般设计图纸都会明确设备减振装置的具体形式、尺寸或直接要求设备供应商提减振装置,由施工单位安装。而随着建筑行业的发展在外商投资大型建筑项目或境外设计项目,要求施工单位进行图纸深化设计的现象非常普遍,设计单位一般都只进行招标图纸设计,施工单位需要负责图纸深化设计。对于设备的减振措施往往只提出减振装置的形式，减振装置的详细重量、尺寸弹簧减振器规格等都必需由施工单位根据选用设备的相关参数、机房空间尺寸等进行深化设计确定。
参考文献
[1]王晨光,汤雁翔.中央空调减振降噪技术在船用冷却水泵中的应用[J].核动力工程,2019,40(04):189-192.
[2]赵成显.探讨改进端吸式空调水泵的减振措施[J].建材与装饰,2015(48):200-201.
[3]刘俊涛,安贝贝,杜永庆,胡军,李科,杨璐,刘晶,王晶,王涛,于海涛. 水泵软管减震装置[P]. 上海：CN203640984U,2014-06-11.
[4]卢凯.高层建筑空调设备机房的减振降噪治理技术[J].安装,2014(03):37-38.