11、叶轮旋转时产生的非对称压力场 ;吸水池
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和进水管涡流 ;叶轮内部以及蜗壳 、导流叶片漩涡 的发生及消失 ;阀门半开造成漩涡而产生的振动 ; 由于叶轮叶片数有限而导致的出口压力分布不均 ; 叶轮内的脱流 ;喘振 ;流道内的脉动压力 ;汽蚀 ;水 在泵体中流动 , 对泵体会有摩擦和冲击 , 比如水流 撞击隔舌和导流叶片的前缘 , 造成振动 ;输送高温 水的锅炉给水泵易发生 汽蚀振动 ;泵体内压力脉 动 , 主要是泵叶轮密封环 , 泵体密封环的间隙过大 , 造成泵体内泄漏损失大 , 回流严重 , 进而造成转子 轴向力的不平衡和压力脉动 , 会增强振动 。另外 , 对于输送热水的泵 , 如果启动前泵的预热不均 , 或 者水泵滑动销轴系统的工作不正常 , 造成泵组的热 膨胀 , 会诱发启动阶段的剧烈振动 ;泵体来自热膨 胀等方面的内应力不能释放 , 则会引起转轴支撑系 统刚度的变化 , 当变化后的刚度与系统角频率成整 倍数关系时 , 就发生共振 。
三 、减轻振动要从安装和维护过程着手
1、轴和轴系 。 安装前检查水泵轴 、电机轴 、传 动轴有没有弯曲变形 、质量偏心的情况 , 若有 , 则必 须矫正或者进一步加工 。 同时 , 检 查轴的端间隙 值 , 若该值过大 , 则表明轴承已磨损 , 需更换轴承 。 其次 , 要检查轴的几个主要技术指标 :直径精度和 几何形状精度 、相互位置精度 、表面粗糙度等是否 符合设计要求 。
当把轴承间隙调到产生一定过盈时 , 滚动体和内环 滚道 、外环滚道接触处产生一定的弹性变形 , 它们 之间的接触面积增大 , 各滚动体的受力更均匀 , 刚 度增加 。
5、间隙和易损件 。 保证电机轴承间隙合适定 期检查 、更换叶轮口环 、泵体口环 、等易磨损零件 。
6、减小汽蚀的影响 :汽蚀对泵的工作很不利 , 因此必须高度重视防止汽蚀的发生或设法削弱汽 蚀对泵工作的影响 。 只要保证泵内低压区的压力 不低于液体的温度所对应的汽化压力 , 就可防止泵 内出现汽蚀现象 。主要措施有 :
成轴承等零部件的损坏 ;造成连接部件松动 , 基础 圈配合性能下降 ;联轴器上使用的传动螺栓质量互
裂纹或电机损坏 ;造成与水泵连接的管件或阀门松 相不等 。这些原因都会造成振动 。
动 、损坏 ;形成振动噪声 。如果机组有杂音或异常 振动 , 则往往是水泵故障的先兆 , 应立即停机检查 ,
4、叶轮是泵的最主要的部件 。 它将原动机输 入的机械能传递给液体 , 使液体的能量得到提高 。
影响抽水效率 。 特别是双吸泵 , 双面进水不匀会产 生轴向力 。 最好在吸水口前装一段相当于水管直 径的三倍长度的直管或锥管 。
(4)出水管路要固定牢 , 或支撑好 ;出水管口应 尽量埋在上水面以下 ;出水管及附件应尽量减少 。
8、消除由于泵的选型和操作不当引起的振动 。 两泵并联应保证泵性能相同 , 泵性能曲线应为缓降 型为好 , 不能有驼峰 。使用时要注意 :消除导致水 泵超载的因素 , 比如流道堵塞 ;适当延长泵的启时 间 , 减小对传动轴的扰动 , 减小转动部件和静止零 件之间的碰撞和摩擦 , 以及由此引起的热变形 ;对 于水润滑的滑动轴承 , 启动过程中 应加足预润滑 水 , 避免干启动 , 直至水泵出水后再停止注水 ;定期 向需要注油的轴承适量注油 。 最后 , 为了防止泵的 振幅过大 , 还可以使用测量分析振动状况来确定水 泵的最佳工作参数 。
排除隐患 。
叶轮一般由前盖板 、后盖板 、叶片及轮毂组成 。液
二 、水泵机组振动的原因很复杂 , 从引发振动 体由叶轮中心进入 , 流经前 、后盖板间由各叶片形
的起因看主要原因有 :
成的通道 , 由轮缘排出 。 其失效形式主要表现在 :
1、电机结构件松动 , 轴承定位装置松动 , 铁芯 硅钢片过松 , 轴承因磨损而导致支撑刚度下降 , 会
离心水泵产生振动的原因分析与消除措施
段步舜 (神华乌海能源公司 安监局 , 内蒙 古 乌海 016000 )
摘 要 :泵是用来提高流体能量的一种机械 , 属于流体机械 。 担负着连续输送各种流体的任务 。 20 世纪初离心式泵取得了有效的发展 , 广泛应用到农业 、工业等国民经济的各个部门 。 特别是随着电力事业 的发展 、火力发电厂中广泛地采用了大容量 、高参数的锅炉和汽轮机设备 。 这就促进了泵也向大流量 、高 扬程 、高效率 、高转数及自动化等方向发展 。泵的安全 、经济运行对生产起着极为重要的作用 。
7、轴承的刚度太低 , 引起振动 。 推力轴承和其 他的滚动轴承的磨损 , 则会使轴的纵向窜动振动以 及弯曲振动同时加剧 。 润滑油选型不当 、变质 、杂 质含量超标及润滑管道不畅而导致的润滑故障 , 都 会造成轴承工况恶化 , 引发振动 。
8、泵的出口管道支架刚度不够 , 变形太大 , 造 成管道下压在泵体上 , 使得泵体和电机的对中性破 坏 ;管道在安装过程中较劲太大 , 进出口管路与泵 连接时内应力大 ;进 、出口管线松动 , 约束刚度下降 甚至失效 ;杂物卡入叶轮 ;管路不畅 ;出水口不畅 , 出水阀门掉板 , 或没有开启 ;进水口有进气等 , 这些 原因都会直接或者间接地导致泵和管ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的振动 。
关键词 :离心水泵 ;振动原因 ;故障处理
doi:10.3969/j.issn.1008 -0155.2011.05.009 中图分类号 :TH311 文献标志码 :C 文章编号 :1008 -0155(2011)05 -0023 -03
离心水泵在正常运行时 , 整个机组应平稳 , 声 破坏 ;联轴器加长节偏心 , 将会产生偏心力 ;联轴器
音应当正常 , 振动是评价水泵机组运行可靠性的一 锥面度超差 ;联轴器静平衡或动平衡不好 ;弹性销
个重要指标 。
和联轴器的配合过紧 , 使弹性柱销失去弹性调节功
一 、振动超标的危害主要有 :造成机组不能正 能造成联轴器不能很好地对中 ;联轴器与轴的配合
常运行 ;引发电机和管路的振动 , 造成机毁人伤 ;造 间隙太大 ;联轴器胶圈的机械磨损导致的联轴器胶
动频率增加 , 如果增加的频率与某一外在因素频率 轴系直线度差的情况 , 造成动件 (传动 轴 )与静件
接近或相等 , 就会使水泵的振幅加大 。另外 , 基础 (滑动轴承或口环 )之间碰摩 , 形成振动 。 另外 , 泵
地脚螺栓松动 , 导致约束刚度降低 , 会使电机的振 轴太长 , 受水池中流动水冲击的影响较大 , 使泵水
(1)正确确定泵的安 装高度 。 中 小型卧式离
心泵的几何安装高度是指泵轴中心线至吸液池液 面的垂直距离 ;立式离心泵的安装高度是指叶轮进 口边中心线至吸液池液面的垂直距离 ;对于大型泵 则应以叶轮入口边最高点来决定几何安装高度 。
(2)尽量提高泵进口的压力 , 使泵内低压区的 压力高于汽化压力 , 减少吸入管道的阻力 。
动加剧 。
下部分的振动加大 。轴端的平衡盘间隙过大 , 或者
3、联轴器连接螺栓的周向间距不良 , 对称性被 轴向的工作窜动量调整不当 , 会造成轴低频窜动 , 导
收稿日期 :2011 -03 -21 作者简介 :段步舜 (1972-), 工程师 , 毕业于内蒙古科技大学机械工程及自动化专业 , 现在神华乌海能源公司安监局工作 。
4、轴承 。 装配轴承 时 , 要 保持合理 的轴承游 隙 , 对于轴承部件的工作性能和寿命有重要意义 。 滚动轴承在较大间隙的状态下工作 , 会使载荷集中 作用在处于受力方向上的少数几个滚动体上 , 使滚 动体的内环滚道 、外环滚道接触处应力集中 , 从而 降低刚度和寿命 , 当轴承有较大的径向间隙和轴向 间隙 , 还会发生主轴中心线的漂移和轴向窜动 , 不 但影响加工精度 , 而且会产生振动 , 把轴承间隙调 整到零时 , 滚动体受力较均匀 , 但此时刚度并不高 ,
差 , 导致基础和电机的 振动都超标 。 水泵基础松 衬套与隔板衬套之间 , 由最初的碰摩 , 逐渐变成机
动 , 或者水泵机组在安装过程中形成弹性基础 , 或 械摩擦磨损 , 这些将会加剧泵的振动 。
者由于油浸水泡造成基础刚度减弱 , 从而使水泵振
5、轴很长的泵 , 易发生轴刚度不足 , 挠度太大 ,
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致轴瓦振动 。旋转轴的偏心 , 会导致轴的弯曲振动 。 6、每台泵都有自己的额定工况点 , 实际的运行
工况与设计工况是否符合 , 对泵的动力学稳定性有 重要的影响 。水泵在设计工况下运行比较稳定 , 但 在变工况下运行时 , 由 于叶轮中产生 径向力的作 用 , 振动有所加大 ;单泵选型不当 , 或是两种型号不 匹配的泵并联 。 这些都会造成泵的振动 。
2、叶轮 。叶轮不平衡主要由于体内质量分布 不均匀引起 , 转子回转时 , 由于构件结构不对称 , 材 质不均匀 , 制造不准确等原因 , 质心偏离回转轴线 。 安装水泵时 , 必须作叶轮的动 、静平衡试验 。 只有 叶轮动 、静平衡符合要求时才可装配 。
3、联轴器 。 螺栓间距是否良好 ;弹性柱销和弹 性套圈结合不能过紧 ;联轴器内孔与轴的配合是否 过松 , 若太松 , 可采用诸如喷涂的方法来减小联轴 器内径直至其达到过渡配合所要求的尺寸 , 而后将 联轴器固定在轴上 。
9、电机轴和泵轴同心度超差 ;电机和传动轴的 连接处使用了联轴器 , 联轴器同心度超差 ;动 、静零 部件之间 (如叶轮和口环之间 )的设计间隙由于磨 损变大 ;轴承支架与泵体间隙超标 、轴承内圈与泵 轴间隙超标 (俗称轴承跑外圈 、跑内圈子 ), 这些不 利因素都能造成振动 。
10、汽蚀振动是泵振动的很重要的一部分 。 水 泵叶轮中心产生真空 , 水才能被大气压压上来 , 水 泵离下水面越高 , 需要的真空度就越大 。 当水泵叶 轮中心的真空度大到一定程度时 , 虽在常温下 , 叶 轮进口处的水也要大量的汽化 , 气泡随水逐渐进入 高压区 , 压力升高气泡又凝结成水而消失 。气泡消 失时 , 四周的水以高速来补充它的空间 , 而发生猛 烈的碰撞 , 在这瞬时间就产生了很强的水锤现象 , 打击叶片表面 , 使叶片一小块一小块的剥落损坏 。 另外 , 液化中逸出的氧气借助气泡凝结时放出的热 量对金属起化学腐蚀作用 。 这种泵内反复出现液 体的汽化和凝结 , 以致对过流部件损坏的现象称为 汽蚀现象 。 汽蚀发生后 , 由于反复地机械撞击作用 和化学腐蚀 作用 , 使叶 轮受到破坏 。 流量扬程下 降 , 甚至不出水 , 使水泵产生噪音和振动 。 若汽蚀 引起振动的频率与设备的自然频率相等时 , 就会引 起强烈振动 。