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。

 

二、外部施工原因

2.1 管路

2.1.1 典型现象

    在系统有效汽蚀余量足够时，泵入口压力异常。管路压力降比理论计算值高得多，泵有汽蚀现象。

2.1.2 原因分析

    人口容器的破沫器、过滤器、管道等被异物阻塞，阀门未全开，均可以使管路压力降增大。介质到泵人口处的压力已经小于或等于介质的饱和蒸气压，造成介质汽化，发生汽蚀现象。

2.1.3 解决方案

    检查容器底部破沫器和管线，清除异物；打开过滤器，清除堆积物或更换滤网；阀门全开。

2.2 基础与管线

2.2.1 典型现象

    通常在试车时就表现泵体振动大，尤其是垂直方向振动大，进出口管线振动剧烈。

2.2.2 原因分析

    作为转动设备，离心泵本身会有一定的振动，如果管线和泵体没有固定好，这些微振会通过流体的流动由泵传递给管线，在管路系统刚度不够的情况下，会发生一种结构共振。如泵的基础重量太轻或固定不牢固，当泵本身的振动和基础的振动频率一致时，也可引起共振，形成剧烈的振动。

2.2.3 解决方案

    应检查泵的基础是否太轻、柔性是否太大，对地脚螺栓、管线固定处进行检查、加固。如果泵的动平衡有问题，则是泵内结构性问题，则应进行改造或换泵。

2.3 转子与壳体的同心度

2.3.1 典型现象

    通常在试车时就表现出泵振动大，泵的水平振动明显大于垂直和轴向振动，且呈周期性波动。泵和管线的振动均以工频为主，且存在较小的低次谐波成分。振值增大主要表现为工频振幅值的增大。

2.3.2 原因分析

    泵的壳体受外力作用及其他因素的影响发生变形，造成转子与壳体不同心。

2.3.3 解决方案

    检查泵的入口法兰与管线的对中性。调整管线设计，减少壳体受力。维修壳体使其与转子对中。
 

三、离心泵结构问题

    离心泵型式多样，结构复杂，可能引起振动的因素有很多。这里仅就几个典型现象进行分析。