泵振動(dòng)的原因及其消除措施分析
泵振動(dòng)的原因及其消除措施分析
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。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。
1 對(duì)引起泵振動(dòng)原因的分析
1.1 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(guò)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(wèn)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(wèn)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)。
1.2 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(guò)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。
1.3 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(guò)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)。
1.4 葉輪
?、偃~輪質(zhì)量偏心。葉輪制造過(guò)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，由開始的碰摩，逐漸變成機(jī)械摩擦磨損，這些將會(huì)加劇泵的振動(dòng)。
1.5 傳動(dòng)軸及其輔助件
軸很長(zhǎng)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(dòng)件(傳動(dòng)軸)與靜件(滑動(dòng)軸承或口環(huán))之間碰摩，形成振動(dòng)。另外，泵軸太長(zhǎng)，受水池中流動(dòng)水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動(dòng)加大。軸端的平衡盤間隙過(guò)大，或者軸向的工作竄動(dòng)量調(diào)整不當(dāng)，會(huì)造成軸低頻竄動(dòng)，導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸的偏心，會(huì)導(dǎo)致軸的彎曲振動(dòng)。
1.6 泵的選型和變工況運(yùn)行
每臺(tái)泵都有自己的額定工況點(diǎn)，實(shí)際的運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況是否符合，對(duì)泵的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性有重要的影響。水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行比較穩(wěn)定，但在變工況下運(yùn)行時(shí)，由于葉輪中產(chǎn)生徑向力的作用，振動(dòng)有所加大;單泵選型不當(dāng)，或是兩種型號(hào)不匹配的泵并聯(lián)。這些都會(huì)造成泵的振動(dòng)。
1.7 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(guò)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)。
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(jī)的對(duì)中性破壞;管道在安裝過(guò)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(méi)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)。
1.9 零部件間的配合
電機(jī)軸和泵軸同心度超差;電機(jī)和傳動(dòng)軸的連接處使用了聯(lián)軸器，聯(lián)軸器同心度超差;動(dòng)、靜零部件之間(如葉輪毅和口環(huán)之間)的設(shè)計(jì)間隙的磨損變大;中間軸承支架與泵筒體間隙超標(biāo);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(huì)發(fā)生這種情況。這些不利因素都能造成振動(dòng)。
1.10 水泵自身的因素
葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的非對(duì)稱壓力場(chǎng);吸水池和進(jìn)水管渦流;葉輪內(nèi)部以及渦殼、導(dǎo)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(dòng);由于葉輪葉片數(shù)有限而導(dǎo)致的出口壓力分布不均;葉輪內(nèi)的脫流;喘振;流道內(nèi)的脈動(dòng)壓力;汽蝕;水在泵體中流動(dòng)，對(duì)泵體會(huì)有摩擦和沖擊，比如水流撞擊隔舌和導(dǎo)流葉片的前緣，造成振動(dòng);輸送高溫水的鍋爐給水泵易發(fā)生汽蝕振動(dòng);泵體內(nèi)壓力脈動(dòng)，主要是泵葉輪密封環(huán),泵體密封環(huán)的間隙過(guò)大，造成泵體內(nèi)泄漏損失大，回流嚴(yán)重，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)子軸向力的不平衡和壓力脈動(dòng)，會(huì)增強(qiáng)振動(dòng)。另外，對(duì)于輸送熱水的泵，如果啟動(dòng)前泵的預(yù)熱不均，或者水泵滑動(dòng)銷軸系統(tǒng)的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會(huì)誘發(fā)啟動(dòng)階段的劇烈振動(dòng);泵體來(lái)自熱膨脹等方面的內(nèi)應(yīng)力不能釋放，則會(huì)引起轉(zhuǎn)軸支撐系統(tǒng)剛度的變化，當(dāng)變化后的剛度與系統(tǒng)角頻率成整倍數(shù)關(guān)系時(shí)，就發(fā)生共振。
