泵振動的原因及其消除措施分析

泵振動的原因及其消除措施分析

　　振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標。振動超標的危害主要有:振動造成泵機組不能正常運行;引發(fā)電機和管路的振動，造成機毀人傷;造成軸承等零部件的損壞;造成連接部件松動，基礎裂紋或電機損壞;造成與水泵連接的管件或閥門松動、損壞;形成振動噪聲。

　　引起泵振動的原因是多方面的。泵的轉軸一般與驅動電機軸直接相連，使得泵的動態(tài)性能和電機的動態(tài)性能相互干涉;高速旋轉部件多，動、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;流體運動本身的復雜性，也是限制泵動態(tài)性能穩(wěn)定性的一個因素。

　　1 對引起泵振動原因的分析

　　1.1 電機

　　電機結構件松動，軸承定位裝置松動，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損而導致支撐剛度下降，會引起振動。質量偏心，轉子彎曲或質量分布問題導致的轉子質量分布不均，造成靜、動平衡量超標川。另外，鼠籠式電動機轉子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉子所受的磁場力和轉子的旋轉慣性力不平衡而引起振動，電機缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動。電機定子繞組，由于安裝工序的操作質量問題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導致產(chǎn)生的磁場不均勻，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。

　　1.2 基礎及泵支架

　　驅動裝置架與基礎之間采用的接觸固定形式不好，基礎和電機系統(tǒng)吸收、傳遞、隔離振動能力差，導致基礎和電機的振動都超標。水泵基礎松動，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎，或者由于油浸水泡造成基礎剛度減弱，水泵就會產(chǎn)生與振動相位差1800的另一個臨界轉速，從而使水泵振動頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等，就會使水泵的振幅加大。另外，基礎地腳螺栓松動，導致約束剛度降低，會使電機的振動加劇。

　　1.3 聯(lián)軸器

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

　　1.4 葉輪

　?、偃~輪質量偏心。葉輪制造過程中質量控制不好，比如，鑄造質量、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、級間襯套與隔板襯套之間，由開始的碰摩，逐漸變成機械摩擦磨損，這些將會加劇泵的振動。

　　1.5 傳動軸及其輔助件

　　軸很長的泵，易發(fā)生軸剛度不足，撓度太大，軸系直線度差的情況，造成動件(傳動軸)與靜件(滑動軸承或口環(huán))之間碰摩，形成振動。另外，泵軸太長，受水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大。軸端的平衡盤間隙過大，或者軸向的工作竄動量調整不當，會造成軸低頻竄動，導致軸瓦振動。旋轉軸的偏心，會導致軸的彎曲振動。

　　1.6 泵的選型和變工況運行

　　每臺泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設計工況是否符合，對泵的動力學穩(wěn)定性有重要的影響。水泵在設計工況下運行比較穩(wěn)定，但在變工況下運行時，由于葉輪中產(chǎn)生徑向力的作用，振動有所加大;單泵選型不當，或是兩種型號不匹配的泵并聯(lián)。這些都會造成泵的振動。

　　1.7 軸承及潤滑

　　軸承的剛度太低，會造成臨界轉速降低，引起振動。另外，導軸承性能閉不良導致耐磨性差,固定不好，軸瓦間隙過大，也容易造成振動;而推力軸承和其他的滾動軸承的磨損，則會使軸的縱向竄動振動以及彎曲振動同時加劇。潤滑油選型不當、變質、雜質含量超標及潤滑管道不暢而導致的潤滑故障,都會造成軸承工況惡化，引發(fā)振動。電動機滑動軸承油膜的自激也會產(chǎn)生振動。

　　1.8 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，使得泵體和電機的對中性破壞;管道在安裝過程中較勁太大，進出口管路與泵連接時內應力大;進、出口管線松動，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;進水口有進氣，流場不均，壓力波動。這些原因都會直接或者間接地導致泵和管路的振動。

　　1.9 零部件間的配合

　　電機軸和泵軸同心度超差;電機和傳動軸的連接處使用了聯(lián)軸器，聯(lián)軸器同心度超差;動、靜零部件之間(如葉輪毅和口環(huán)之間)的設計間隙的磨損變大;中間軸承支架與泵筒體間隙超標;密封圈間隙不合適，造成了不平衡;密封環(huán)周圍的間隙不均勻，比如口環(huán)未人槽或者隔板未人槽，就會發(fā)生這種情況。這些不利因素都能造成振動。

　　1.10 水泵自身的因素

　　葉輪旋轉時產(chǎn)生的非對稱壓力場;吸水池和進水管渦流;葉輪內部以及渦殼、導流葉片漩渦的發(fā)生及消失;閥門半開造成漩渦而產(chǎn)生的振動;由于葉輪葉片數(shù)有限而導致的出口壓力分布不均;葉輪內的脫流;喘振;流道內的脈動壓力;汽蝕;水在泵體中流動，對泵體會有摩擦和沖擊，比如水流撞擊隔舌和導流葉片的前緣，造成振動;輸送高溫水的鍋爐給水泵易發(fā)生汽蝕振動;泵體內壓力脈動，主要是泵葉輪密封環(huán),泵體密封環(huán)的間隙過大，造成泵體內泄漏損失大，回流嚴重，進而造成轉子軸向力的不平衡和壓力脈動，會增強振動。另外，對于輸送熱水的泵，如果啟動前泵的預熱不均，或者水泵滑動銷軸系統(tǒng)的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會誘發(fā)啟動階段的劇烈振動;泵體來自熱膨脹等方面的內應力不能釋放，則會引起轉軸支撐系統(tǒng)剛度的變化，當變化后的剛度與系統(tǒng)角頻率成整倍數(shù)關系時，就發(fā)生共振。