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泵振动原因及消除措施
发布时间:2015-03-27 16:52:11| 浏览次数:

振动是评价水泵机组运行可靠性的一个重要指标。振动超标的危害主要有:振动造成泵机组不能正常运行;引发电机和管路的振动,造成机毁人伤;造成轴承等零部件的损坏;造成连接部件松动,基础裂纹或电机损坏;造成与水泵连接的管件或阀门松动、损坏;形成振动噪声。


引起泵振动的原因是多方面的。泵的转轴一般与驱动电机轴直接相连,使得泵的动态性能和电机的动态性能相互干涉;高速旋转部件多,动、静平衡沐能满足要求;与流体作用的部件受水流状况影响较大;流体运动本身的复杂性,也是限制泵动态性能稳定性的一个因素。
对引起泵振动原因的分析
电机
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,会引起振动。质量偏心,转子弯曲或质量分布问题导致的转子质量分布不均,造成静、动平衡量超标川。另外,鼠笼式电动机转子的鼠笼笼条有断裂,造成转子所受的磁场力和转子的旋转惯性力不平衡而引起振动,电机缺相,各相电源不平衡等原因也能引起振动。电机定子绕组,由于安装工序的操作质量问题,造成各相绕组之间的电阻不平衡,因而导致产生的磁场不均匀,产生了不平衡的电磁力,这种电磁力成为激振力引发振动。
基础及泵支架
驱动装置架与基础之间采用的接触固定形式不好,基础和电机系统吸收、传递、隔离振动能力差,导致基础和电机的振动都超标。水泵基础松动,或者水泵机组在安装过程中形成弹性基础,或者由于油浸水泡造成基础刚度减弱,水泵就会产生与振动相位差1800的另一个临界转速,从而使水泵振动频率增加,如果增加的频率与某一外在因素频率接近或相等,就会使水泵的振幅加大。另外,基础地脚螺栓松动,导致约束刚度降低,会使电机的振动加剧。
联轴器
联轴器连接螺栓的周向间距不良,对称性被破坏;联轴器加长节偏心,将会产生偏心力;联轴器锥面度超差;联轴器静平衡或动平衡不好;弹性销和联轴器的配合过紧,使弹性柱销失去弹性调节功能造成联轴器不能很好地对中;联轴器与轴的配合间隙太大;联轴器胶圈的机械磨损导致的联轴器胶圈配合性能下降;联轴器上使用的传动螺栓质量互相不等。这些原因都会造成振动。
叶轮
①叶轮质量偏心。叶轮制造过程中质量控制不好,比如,铸造质量、加工精度不合格;或者输送的液体带有腐蚀性,叶轮流道受到冲刷腐蚀,导致叶轮产生偏心。
②叶轮的叶片数、出口角、包角、喉部隔舌与叶轮出口边的径向距离是否合适等。
③使用中叶轮口环与泵体口环之间、级间衬套与隔板衬套之间,由最初的碰摩,逐渐变成机械摩擦磨损,这些将会加剧泵的振动。
管道及其安装固定
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;出口流道部分全部断裂,碎片卡人叶轮;管路不畅,如出水口有气囊;出水阀门掉板,或没有开启;进水口有进气,流场不均,压力波动。这些原因都会直接或者间接地导致泵和管路的振动。


轴承及润滑
轴承的刚度太低,会造成第一临界转速降低,引起振动。另外,导轴承性能闭不良导致耐磨性差,固定不好,轴瓦间隙过大,也容易造成振动;而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。电动机滑动轴承油膜的自激也会产生振动。
减轻振
减轻振动的措施
从设计制造环节消除振动
1)轴的设计。增加传动轴支撑轴承的数目,减小支撑间距,在适当范围内减小轴长,适当加大轴的直径,增加轴的刚度;当泵轴转速逐渐增加并接近或整数倍于泵转子的固有振动频率时,泵就会猛烈振动起来,所以在设计时,应使传动轴的固有频率避开电机转子角频率;提高轴的制造质量,防止质量偏心和过大的形位公差。
2)滑动轴承的选择。采用无须润滑的滑动轴承;在液态烃等化工泵中,滑动轴承材料应采用具有良好自润滑性能的材料,比如聚四氟乙烯;在深井热水泵中,导流衬套选择填充聚四氟乙烯、石墨和铜粉的材质,并合理设计其结构,使滑动轴承的固定可靠;叶轮密封环和泵体密封环处采用摩擦因数小的摩擦副,比如M20lK石墨材料一钢;限制最高转速;提高轴瓦承载能力及轴承座的刚度。
3)使用应力释放系统。对于输送热水的泵,设计时,应使由泵体变形而引起的连接件之间的结构应力得以释放,比如在泵体地脚螺栓上面增加螺栓套,避免泵体直接和刚度很大的基础接触。
水泵的水力设计注意事项
1)合理地设计水泵叶轮及流道,使叶轮内少发生汽蚀和脱流;合理选择叶片数、叶片出口角、叶片宽度、叶片出口排挤系数等参数,消除扬程曲线驼峰;泵叶轮出口与蜗壳隔舌的距离,有资料认为该值为叶轮外径的十分之一时,脉动压力最小;把叶片的出口边缘做出倾角(比如做成20。左右),来减小冲击;保证叶轮与蜗壳之间的间隙;提高泵的工作效率。同时,对泵的出水流道等相关流道进行优化设计,减少水力损失引起的振动。合理设计各种泵的进水段处的吸入室,以及压缩级的机械结构,减少压力脉冲,可以保证流场稳定,提高泵的工作效率,减小能量损失,也可以提高泵的振动动态性能的稳定性。
2)汽蚀振动是泵振动的很重要的一部分。当泵的人口压力低于相应水温下的和压力时,会发生伴随剧烈振动的汽蚀。减小汽蚀的措施包括:确定水泵的安装高度时,使装置的有效汽蚀余量大于泵的最小装置汽蚀余量;适当加大进水管直径,缩短进水管长度,减少管路附件,通流部分断面变化率力求最小,提高管壁的粗糙度;减少弯头数目和加大管道转弯角度;降低水泵的工作转速;采用抗空化汽蚀的材料,比如不锈钢,或在容易发生汽蚀的部位涂环氧树脂;进水流道设计要合理,力求平滑,使进人叶轮的水流速度和压力分布均匀,避免局部低压区;提高制造加工质量,避免因为叶片型线不准确造成局部流速过大,压降过多;提高泵装置的抗汽蚀性能,包括在泵的进口处设置水力增能器,增能器的结构,提高泵的吸人压头,从而提高泵装置汽蚀余量;增加几何倒灌高度;尽量减少进水管路水头损失;采用双吸式泵。

 

 

 
 
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