引起离心泵振动的内外原因分析及措施
一、内部结构原因
1转子平衡性
1.1典型现象
泵前后测点水平方向的振值明显大于垂直方向和轴向的振值。振动频谱显示,各测点均以转子工频占绝对优势,同时存在很小的高次谐波和通过频率。
1.2原因分析
泵转子不平衡的影响因素,包括转子系统的质量偏心及转子部件的缺损。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的,此为初始不平衡。初始不平衡主要来源于设计、制造和安装等环节;转子部件缺损是指转子在运行中,由于腐蚀、磨损、介质结垢及转子受疲劳力的作用,使转子的零部件局部损坏、脱落等造成的。当输送油浆等重组分时,介质很容易在泵转子上结焦或结垢,从而造成转子的不平衡。
1.3解决方案
如果离心泵投用初期运行正常,运行一段时间后各测点的振值则呈现上升趋势。这种情况,大多为转子结垢所致,应开泵检查,清理结垢。如果试运时泵振动大,说明泵转子有初始不平衡,应由泵厂进一步检查、改造。
2叶轮
2.1典型现象
在带负荷试车时,无论是小流量工况还是满负荷运行,泵的进出口管线均表现很大的振动。振动为时大时小,呈间歇性。泵的进出口管线压力表和出口流量表指针摆幅大。通过听棒听到的管道中流体声不均匀、不稳定。降低扬程,情况没有改变。采用压力传感器直接对管道中的流体进行压力脉动测试,可发现流体压力脉动不均匀度过高。
2.2原因分析
该振动不是机械振动的传递,而是流体压力脉动的结果。脉动流遇到管线的直角弯头时,流体对转弯处管壁产生很大的力。当流体遇到阀门或变截面管等收缩的地方,也会产生很大的流体冲击力。流体压力脉动会引起管道中流量的脉动变化。流体压力脉动来源于泵的设计。为了降低叶片泵导叶上产生的不稳定力,必须使叶轮叶片数和导叶叶片数互为质数。如果他们之间有公约数,会使流出叶轮叶道各出口点处的流速和压力很不均匀,流体冲击在导叶上,将产生一个较强的交变作用力。另外,叶轮出口处不均匀的流速在导叶上形成较严重的边界层和分离漩涡,会导致流体流出泵以后产生压力脉动。
2.3解决方案
应对泵的转子和静子部件进行改造。如改变叶轮叶片数,使叶轮叶片数和导叶叶片数互为质数。精心设计流道的各个部分,从根本上消除流体的压力脉动。另外,轴承和滚珠等部位磨损应及时处理。
3临界转速
3.1典型现象
多发生在多级泵上。刚投用时,泵本身的振动幅度大。平衡盘、平衡套、密封环经常严重磨损,轴弯、密封泄漏等故障经常发生。
3.2原因分析
湿态临界转速与实际运行转速接近时,泵极易产生共振。临界转速与泵轴设计有很大关系。泵轴的长度过长,长径比偏大,抗干扰能力差。在外力矩的作用下,泵轴很容易发生弯曲,导致口环上、下间隙不均匀,产生振动。
3.3解决方案
加粗轴径,尽量减少级数,使动平衡结构更加合理,保证湿态临界转速远离实际运行转速。泵出厂前应在工作转速下进行动平衡试验。
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