離心泵振動(dòng)的原因及解決方案的分析

振動(dòng)是評(píng)價(jià)水泵機(jī)組運(yùn)行可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。振動(dòng)超標(biāo)的危害主要有:振動(dòng)造成泵機(jī)組不能正常運(yùn)行;引發(fā)電機(jī)和管路的振動(dòng)，造成機(jī)毀人傷;造成軸承等零部件的損壞;造成連接部件松動(dòng)，基礎(chǔ)裂紋或電機(jī)損壞;造成與水泵連接的管件或閥門松動(dòng)、損壞;形成振動(dòng)噪聲。

引起泵振動(dòng)的原因是多方面的。離心泵的轉(zhuǎn)軸一般與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸直接相連，使得泵的動(dòng)態(tài)性能和電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能相互干涉;高速旋轉(zhuǎn)部件多，動(dòng)、　靜平衡沐能滿足要求;與流體作用的部件受水流狀況影響較大;流體運(yùn)動(dòng)本身的復(fù)雜性，也是限制泵動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)定性的一個(gè)因素。

對(duì)引起泵振動(dòng)原因的分析

電機(jī)

電機(jī)結(jié)構(gòu)件松動(dòng)，軸承定位裝置松動(dòng)，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損而導(dǎo)致支撐剛度下降，會(huì)引起振動(dòng)。質(zhì)量偏心，轉(zhuǎn)子彎曲或質(zhì)量分布問題導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，造成靜、動(dòng)平衡量超標(biāo)川。另外，鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉(zhuǎn)子所受的磁場(chǎng)力和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性力不平衡而引起振動(dòng)，電機(jī)缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動(dòng)。電機(jī)定子繞組，由于安裝工序的操作質(zhì)量問題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的磁場(chǎng)不均勻，產(chǎn)生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力引發(fā)振動(dòng)。

基礎(chǔ)及泵支架

驅(qū)動(dòng)裝置架與基礎(chǔ)之間采用的接觸固定形式不好，基礎(chǔ)和電機(jī)系統(tǒng)吸收、傳遞、隔離振動(dòng)能力差，導(dǎo)致基礎(chǔ)和電機(jī)的振動(dòng)都超標(biāo)。水泵基礎(chǔ)松動(dòng)，或者水泵機(jī)組在安裝過程中形成彈性基礎(chǔ)，或者由于油浸水泡造成基礎(chǔ)剛度減弱，水泵就會(huì)產(chǎn)生與振動(dòng)相位差1800的另一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，從而使水泵振動(dòng)頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等，就會(huì)使水泵的振幅加大。另外，基礎(chǔ)地腳螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致約束剛度降低，會(huì)使電機(jī)的振動(dòng)加劇。

聯(lián)軸器

聯(lián)軸器連接螺栓的周向間距不良，對(duì)稱性被破壞;聯(lián)軸器加長(zhǎng)節(jié)偏心，將會(huì)產(chǎn)生偏心力;聯(lián)軸器錐面度超差;聯(lián)軸器靜平衡或動(dòng)平衡不好;彈性銷和聯(lián)軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調(diào)節(jié)功能造成聯(lián)軸器不能很好地對(duì)中;聯(lián)軸器與軸的配合間隙太大;聯(lián)軸器膠圈的機(jī)械磨損導(dǎo)致的聯(lián)軸器膠圈配合性能下降;聯(lián)軸器上使用的傳動(dòng)螺栓質(zhì)量互相不等。這些原因都會(huì)造成振動(dòng)。

葉輪

①葉輪質(zhì)量偏心。葉輪制造過程中質(zhì)量控制不好，比如，鑄造質(zhì)量、加工精度不合格;或者輸送的液體帶有腐蝕性，葉輪流道受到?jīng)_刷腐蝕，導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生偏心。

②葉輪的葉片數(shù)、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離是否合適等。

③使用中葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間、級(jí)間襯套與隔板襯套之間，由早初的碰摩，逐漸變成機(jī)械摩擦磨損，這些將會(huì)加劇泵的振動(dòng)。

管道及其安裝固定

泵的出口管道支架剛度不夠，變形太大，造成管道下壓在泵體上，使得泵體和電機(jī)的對(duì)中性破壞;管道在安裝過程中較勁太大，進(jìn)出口管路與泵連接時(shí)內(nèi)應(yīng)力大;進(jìn)、出口管線松動(dòng)，約束剛度下降甚至失效;出口流道部分全部斷裂，碎片卡人葉輪;管路不暢，如出水口有氣囊;出水閥門掉板，或沒有開啟;進(jìn)水口有進(jìn)氣，流場(chǎng)不均，壓力波動(dòng)。這些原因都會(huì)直接或者間接地導(dǎo)致泵和管路的振動(dòng)。

軸承及潤(rùn)滑

軸承的剛度太低，會(huì)造成臨界轉(zhuǎn)速降低，引起振動(dòng)。另外，導(dǎo)軸承性能閉不良導(dǎo)致耐磨性差,固定不好，軸瓦間隙過大，也容易造成振動(dòng);而推力軸承和其他的滾動(dòng)軸承的磨損，則會(huì)使軸的縱向竄動(dòng)振動(dòng)以及彎曲振動(dòng)同時(shí)加劇。潤(rùn)滑油選型不當(dāng)、變質(zhì)、雜質(zhì)含量超標(biāo)及潤(rùn)滑管道不暢而導(dǎo)致的潤(rùn)滑故障,都會(huì)造成軸承工況惡化，引發(fā)振動(dòng)。電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承油膜的自激也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

減輕振動(dòng)的措施。從設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)消除振動(dòng)

1)軸的設(shè)計(jì)。增加傳動(dòng)軸支撐軸承的數(shù)目，減小支撐間距,在適當(dāng)范圍內(nèi)減小軸長(zhǎng)，適當(dāng)加大軸的直徑，增加軸的剛度;當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近或整數(shù)倍于泵轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率時(shí)，泵就會(huì)猛烈振動(dòng)起來，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使傳動(dòng)軸的固有頻率避開電機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率;提高軸的制造質(zhì)量，防止質(zhì)量偏心和過大的形位公差。

2)滑動(dòng)軸承的選擇。采用無須潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承;在液態(tài)烴等化工泵中，滑動(dòng)軸承材料應(yīng)采用具有良好自潤(rùn)滑性能的材料，比如聚四氟乙烯;在深井熱水泵中，導(dǎo)流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì)，并合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，使滑動(dòng)軸承的固定可靠;葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩擦因數(shù)小的摩擦副，比如M20lK石墨材料一鋼;限制轉(zhuǎn)速;提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。

3)使用應(yīng)力釋放系統(tǒng)。對(duì)于輸送熱水的泵，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使由泵體變形而引起的連接件之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力得以釋放，比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套，避免泵體直接和剛度很大的基礎(chǔ)接觸。

水泵的水力設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1)合理地設(shè)計(jì)水泵葉輪及流道，使葉輪內(nèi)少發(fā)生汽蝕和脫流;合理選擇葉片數(shù)、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數(shù)等參數(shù)，消除揚(yáng)程曲線駝峰;泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離，有資料認(rèn)為該值為葉輪外徑的十分之一時(shí)，脈動(dòng)壓力小;把葉片的出口邊緣做出傾角(比如做成20。左右)，來減小沖擊;保證葉輪與蝸殼之間的間隙;提高泵的工作效率。同時(shí)，對(duì)泵的出水流道等相關(guān)流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少水力損失引起的振動(dòng)。合理設(shè)計(jì)各種泵的進(jìn)水段處的吸入室，以及壓縮級(jí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少壓力脈沖，可以保證流場(chǎng)穩(wěn)定，提高泵的工作效率，減小能量損失，也可以提高泵的振動(dòng)動(dòng)態(tài)性能的穩(wěn)定性。

2)汽蝕振動(dòng)是泵振動(dòng)的很重要的一部分。當(dāng)泵的人口壓力低于相應(yīng)水溫下的和壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生伴隨劇烈振動(dòng)的汽蝕。減小汽蝕的措施包括:確定水泵的安裝高度時(shí)，使裝置的有效汽蝕余量大于泵的裝置汽蝕余量;適當(dāng)加大進(jìn)水管直徑，縮短進(jìn)水管長(zhǎng)度，減少管路附件，通流部分?jǐn)嗝孀兓柿η笮。岣吖鼙诘拇植诙?減少?gòu)濐^數(shù)目和加大管道轉(zhuǎn)彎角度;降低水泵的工作轉(zhuǎn)速;采用抗空化汽蝕的材料，比如不銹鋼，或在容易發(fā)生汽蝕的部位涂環(huán)氧樹脂;進(jìn)水流道設(shè)計(jì)要合理，力求平滑，使進(jìn)人葉輪的水流速度和壓力分布均勻，避免局部低壓區(qū);提高制造加工質(zhì)量，避免因?yàn)槿~片型線不準(zhǔn)確造成局部流速過大，壓降過多;提高泵裝置的抗汽蝕性能，包括在泵的進(jìn)口處設(shè)置水力增能器，增能器的結(jié)構(gòu)，提高泵的吸人壓頭，從而提高泵裝置汽蝕余量;增加幾何倒灌高度;盡量減少進(jìn)水管路水頭損失;采用雙吸式泵。 

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