离心泵振动的原因分析及处理措施

离心泵振动的原因分析及处理措施
1、振动是评价离心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:(1)振动造成离心泵机组不能正常运行;
(2)引发电机和管路的振动;
(3)造成轴承等零部件的损坏;
(4)造成连接部件松动,基础裂纹或电机损坏;
(5)造成与离心泵连接的管件或阀门松动、损坏;
(6)形成振动噪声。
2、引起离心泵振动的原因是多方面的,主要有:
(1)离心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;
(2)高速旋转部件多,动、静平衡未能满足要求;
(3)与流体作用的部件受离心流状况影响较大;
(4)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。
3、对引起泵振动原因的分析
3.1电机
(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,会引起振动。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
3.2基础及泵支架
雨水回用(1)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。
(2)离心泵基础松动,或者离心泵机组在安装过程中形成弹性基础,或者由于油浸起泡造成基础刚度减弱,离心泵就会产生与振动相位差180°的另一个临界转速,从
而使离心泵振动频率增加,如果增加的频率与某一外在因素频率接近或相等,就会使离心泵的振幅加大。
(3)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。
3.3联轴器
(1)联轴器连接螺栓的周向间距不良,对称性被破坏;
(2)联轴器加长节偏心,将会产生偏心力;
(3)联轴器锥面度超差;
(4)联轴器静平衡或动平衡不好;
(5)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;
(6)联轴器与轴的配合间隙太大;
(7)联轴器胶圈的机械磨损导致的联轴器胶圈配合性能下降;
(8)联轴器上使用的传动螺栓质量互相不等。
(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,由最初的碰撞磨损摩,逐渐变成机械摩擦磨损,这些将会加剧泵的振动。
3.5传动轴及其辅助件
(1)轴很长的泵,易发生轴刚度不足,挠度太大,轴系直线度差的情况,造成动件(传动轴)与静件(滑动轴承或口环)之间碰摩,形成振动。
(2)泵轴太长,受离心泵中流动液体冲击的影响较大,使泵下部分的振动加大。(3)轴端的平衡盘间隙过大,或者轴向的工作窜动量调整不当,会造成轴低频窜动,导致轴瓦振动。
(4)旋转轴的偏心,会导致轴的弯曲振动。
3.6泵的选型和变工况运行
(1)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。离心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;
(2)泵选型不当,或是两种型号不匹配的泵并联。
3.7轴承及润滑
(1)轴承的刚度太低,会造成第一临界转速降低,引起振动。
(2)轴承性能不良导致耐磨性差、固定不好,轴瓦间隙过大,也容易造成振动;(3)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。(4)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。
(5)电动机滑动轴承油膜的自激也会产生振动。
3.8管道及其安装固定
(1)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;
氢氧化钙生产(2)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;
(3)进、出口管线松动,约束刚度下降甚至失效;
(4)出口流道部分全部断裂,碎片卡入叶轮;
(5)管路不畅,如离心泵的出口有气囊;
(6)离心泵出口阀门掉板,或没有开启;
(7)离心泵进口有进气,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。
导光条3.9零部件间的配合
(1)电机轴和泵轴同心度超差;
(2)电机和传动轴的连接处使用了联轴器,联轴器同心度超差;
(3)动、静零部件之间(如叶轮毂和口环之间)的设计间隙的磨损变大;
(4)中间轴承支架与泵筒体间隙超标;
(5)密封圈间隙不合适,造成了不平衡;
(6)密封环周围的间隙不均匀,比如口环未入槽或者隔板未入槽,就会发生这种情况。
这些不利因素都能造成振动。
3.10离心泵自身的因素
(1)叶轮旋转时产生的非对称压力场;
(2)吸入管产生涡流;
(3)叶轮内部以及涡壳、导流叶片漩涡的发生及消失;
(4)阀门半开造成漩涡而产生的振动;
(5)由于叶轮叶片数有限而导致的出口压力分布不均;
(6)叶轮内的脱流;
(7)喘振;
(8)流道内的脉动压力;
(9)汽蚀;
(10)离心在泵体中流动,对泵体会有摩擦和冲击,比如离心流撞击隔舌和导流叶片的前缘,造成振动;
涤纶编织物浸水性能试验(11)输送高温的锅炉给水泵易发生汽蚀振动;
(12)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。(13)对于输送热介质的离心泵,如果启动前泵的预热不均,或者离心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;
(14)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。
4、减轻振动的措施
4.1从设计制造环节消除振动
(1)机械结构设计方面注意的问题
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;防静电涂层
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;
在深井离心泵中,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。对于输送热介质的离心泵,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。
(2)离心泵的离心力设计注意事项
①合理地设计离心泵叶轮及流道,使叶轮内少发生汽蚀和脱流;
②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;
③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;
④把叶片的出口边缘做出倾角(比如做成20°左右),来减小冲击;
⑤保证叶轮与蜗壳之间的间隙;
⑥提高泵的工作效率。同时,对泵的出离心流道等相关流道进行优化设计,减少离心力损失引起的振动。
⑦合理设计各种泵的进口段处的吸入室,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。
(3)汽蚀振动是泵振动的很重要的一部分。当泵的入口压力低于相应温度下的饱和压力时,会发生伴随剧烈振动的汽蚀。
减小汽蚀的措施包括:
①确定离心泵的安装高度时,使装置的有效汽蚀余量大于泵的最小装置汽蚀余量;
②适当加大进口管直径,缩短进口管长度,减少管路附件,通流部分断面变化率力求最小,降低管壁的粗糙度;防爆恒温恒湿
③减少弯头数目和加大管道转弯角度;
④降低离心泵的工作转速;

本文发布于:2024-09-21 18:50:42,感谢您对本站的认可!

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