振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標。引起泵振動的原因是多方面的。泵的轉軸一般與驅動電機軸直接相連,使得泵的動態性能和電機的動態性能相互干涉;高速旋轉部件多,動、靜平衡不能滿足要求;與流體作用的部件受水流狀況影響較大;流體運動本身的復雜性,也是限制泵動態性能穩定性的一個因素。
一、電機
1. 電機結構件松動、軸承定位裝置松動、鐵芯硅鋼片過松、軸承因磨損而導致支撐剛度下降,會引起振動。
2. 質量偏心、轉子彎曲或質量分布問題導致的轉子質量分布不均,造成靜、動平衡量超標。
3. 鼠籠式電動機轉子的鼠籠籠條有斷裂,造成轉子所受的磁場力和轉子的旋轉慣性力不平衡而引起振動,電機缺相、各相電源不平衡等原因也能引起振動。
4. 電機定子繞組,由于安裝工序的操作質量問題,造成各相繞組之間的電阻不平衡,因而導致產生的磁場不均勻,產生了不平衡的電磁力,這種電磁力成為激振力引發振動。
二、基礎及泵支架
1. 驅動裝置架與基礎之間采用的接觸固定形式不好,基礎和電機系統吸收、傳遞、隔離振動能力差,導致基礎和電機的振動都超標。
2. 離心泵基礎松動,或者離心泵機組在安裝過程中形成彈性基礎,或者由于油浸起泡造成基礎剛度減弱,離心泵就會產生與振動相位差180°的另一個臨界轉速,從而使離心泵振動頻率增加,如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等,就會使離心泵的振幅加大。
3. 基礎地腳螺栓松動,導致約束剛度降低,會使電機的振動加劇。
三、聯軸器
1. 聯軸器連接螺栓的周向間距不良,對稱性被破壞;
2. 聯軸器加長節偏心,將會產生偏心力;
3. 聯軸器錐面度超差;
4. 聯軸器靜平衡或動平衡不好;
5. 彈性銷和聯軸器的配合過緊,使彈性柱銷失去彈性調節功能,造成聯軸器不能很好地對中;
6. 聯軸器與軸的配合間隙太大;
7. 聯軸器膠圈的機械磨損導致的聯軸器膠圈配合性能下降;
8. 聯軸器上使用的傳動螺栓質量互相不等。
四、葉輪
1. 葉輪質量偏心:葉輪制造過程中質量控制不好,比如,鑄造質量、加工精度不合格;或者輸送的液體帶有腐蝕性,葉輪流道受到沖刷腐蝕,導致葉輪產生偏心。
2. 葉輪的葉片數、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. 使用中葉輪口環與泵體口環之間、級間襯套與隔板襯套之間,由最初的碰撞磨損摩,逐漸變成機械摩擦磨損,這些將會加劇泵的振動。
五、傳動軸及其輔助件
1. 軸很長的泵,易發生軸剛度不足,撓度太大,軸系直線度差的情況,造成動件(傳動軸)與靜件(滑動軸承或口環)之間碰摩,形成振動。
2. 泵軸太長,受離心泵中流動液體沖擊的影響較大,使泵下部分的振動加大。
3. 軸端的平衡盤間隙過大,或者軸向的工作竄動量調整不當,會造成軸低頻竄動,導致軸瓦振動。
4. 旋轉軸的偏心,會導致軸的彎曲振動。
六、泵的選型和變工況運行
1. 每臺泵都有自己的額定工況點,實際的運行工況與設計工況是否符合,對泵的動力學穩定性有重要的影響。
離心泵在設計工況下運行比較穩定,但在變工況下運行時,由于葉輪中產生徑向力的作用,振動有所加大;
2. 泵選型不當,或是兩種型號不匹配的泵并聯。
七、軸承及潤滑
1. 軸承的剛度太低,會造成第一臨界轉速降低,引起振動。
2. 軸承性能不良導致耐磨性差、固定不好,軸瓦間隙過大,也容易造成振動;
3. 推力軸承和其他的滾動軸承的磨損,則會使軸的縱向竄動振動以及彎曲振動同時加劇。
4. 潤滑油選型不當、變質、雜質含量超標及潤滑管道不暢而導致的潤滑故障、都會造成軸承工況惡化,引發振動。
5. 電動機滑動軸承油膜的自激也會產生振動。
八、管道及其安裝固定
1. 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,使得泵體和電機的對中性破壞;
2. 管道在安裝過程中較勁太大,進出口管路與泵連接時內應力大;
3. 進、出口管線松動,約束剛度下降甚至失效;
4. 出口流道部分全部斷裂,碎片卡入葉輪;
5. 管路不暢,如離心泵的出口有氣囊;
6. 離心泵出口閥門掉板,或沒有開啟;
7. 離心泵進口有進氣,流場不均,壓力波動。
以上這些原因都會直接或者間接地導致泵和管路的振動。
九、零部件間的配合
1. 電機軸和泵軸同心度超差;
2. 電機和傳動軸的連接處使用了聯軸器,聯軸器同心度超差;
3. 動、靜零部件之間(如葉輪轂和口環之間)的設計間隙的磨損變大;
4. 中間軸承支架與泵筒體間隙超標;
5. 密封圈間隙不合適,造成了不平衡;
6. 密封環周圍的間隙不均勻,比如口環未入槽或者隔板未入槽,就會發生這種情況。
以上這些不利因素都能造成振動。
十、離心泵自身的因素
1. 葉輪旋轉時產生的非對稱壓力場;
2. 吸入管產生渦流;
3. 葉輪內部以及渦殼、導流葉片漩渦的發生及消失;
4. 閥門半開造成漩渦而產生的振動;
5. 由于葉輪葉片數有限而導致的出口壓力分布不均;
6. 葉輪內的脫流;
7. 喘振;
8. 流道內的脈動壓力;
9. 汽蝕;
10. 離心在泵體中流動,對泵體會有摩擦和沖擊,比如離心流撞擊隔舌和導流葉片的前緣,造成振動;
11. 輸送高溫的鍋爐給水泵易發生汽蝕振動;
12. 泵體內壓力脈動,主要是泵葉輪密封環、泵體密封環的間隙過大,造成泵體內泄漏損失大,回流嚴重,進而造成轉子軸向力的不平衡和壓力脈動,會增強振動。
13. 對于輸送熱介質的離心泵,如果啟動前泵的預熱不均,或者離心泵滑動銷軸系統的工作不正常,造成泵組的熱膨脹,會誘發啟動階段的劇烈振動;
14. 泵體來自熱膨脹等方面的內應力不能釋放,則會引起轉軸支撐系統剛度的變化,當變化后的剛度與系統角頻率成整倍數關系時,就發生共振。