离心泵震动原因分析

离心泵震动原因分析

王岩

大唐阜新能源化工工程有限公司克旗项目部内蒙古赤峰025350

关键词：离心泵；振动；经济性；安全性

摘要：离心泵是化工厂附属设备中的核心设备，是液体循环系统的重要组成部分，其运行和停备的好坏直接影响系统的安全、经济性。在日常检修维护中经常会遇到离心泵震动大故障，本文对离心泵震动原因进行分析、思考和探讨。

1离心水泵的工作原理及结构

不论是单机、多级还是卧式或立式离心泵，通常由泵壳、叶轮、轴、轴套、轴承（轴瓦）、推理轴承（瓦）、平衡装置、对轮、轴承室、密封体、填料室、隔板等主要组成部分。

2离心泵震动原因分析和相关处理办法

泵振动现象是运行常见的故障，严重时会危机泵的安全运行，甚至影响整个系统的正常运行。造成离心泵振动的原因很多也比较复杂，一般可分为外部原因和内部原因，其中包括机械原因、流体原因和原动机引起的震动三个部分。外部原因相对比较简单，处理也比较容易，内部原因引起的振动比较复杂，确定骑原因也相对困难。

2.1外部原因引起的震动

泵安装就位后，其就位在混凝土基础上，周围通过各种管路与外部系统相连，如果在安装时个别环节出现偏差则会引起泵运转后振动。主要表现在：基础浇筑时如砂浆的配比偏差比较大严重影响基础的硬度和强度，基础开裂、下沉、甚至粉碎，泵震动会逐渐变大；泵的安装时基础垫铁接触面积不足75%、精度不够，安装位置不准确和垫铁的数量过多长期运行后产生振动；基础被油脂浸泡后疏松引起振动；地脚螺栓的偏斜、松动和损坏引起泵体松动产生振动；由于管道、阀门等对口不当，管道支架安装不当，其重量及产生的应力由泵承受时，使泵的中心发生偏移产生振动；大型、多级离心泵滑销间隙一般为0-0.03mm，不超过0.08mm当间隙配置不当时，泵的膨胀间隙发生变化，使泵体产生振动；联轴器安装不当或找正中心偏移过大，使联轴器损坏，并产生振动。

2.2机械原因引起的振动

2.2.1转子中心不正引起的振动

当原动机联轴器不同心，集合面平行度达不到安装设计值时（机械加工精度差或安装不符合要求），会使联轴器间隙随轴旋转而忽大忽小，发生和质量不平衡一样的周期性强迫振动，，其频率和转速倍数成正比，振幅随泵及原动机轴偏心距大小而变化。造成中心不正的原因主要有以下方面：安装或检修后中心找正不符合质量标准；泵启动前的应力不均匀，设计或管道布置不当，造成轴承损坏；安装检修后中心找正（根据联轴器具体情况规定标准，平面差、圆周差一般控制在0.03-0.05mm内）不符合质量标准引起振动。

2.2.2泵体的膨胀不均引起振动

用于输送温度高的介质的泵，由于暖泵不不充分不均匀造成泵体的膨胀不均匀，造成热应力变形破坏对中状态，造成振动大。

2.2.3平衡盘设计不良或更换后新平衡盘尺寸不符引起的振动

多级离心泵多有平衡盘设计以平衡轴向推力。平衡盘稳定性差，当泵运行工况改变后，平衡盘即失去稳定，发生较大轴串，轴向振动变大。此时，还经常会伴有动静摩擦现象发生，加剧泵的振动。增加平衡盘调整轴向间隙和径向间隙数值，使之符合要求。

2.2.4转子与静止部分动静摩擦引起的振动

当由于热应力造成泵体变形过大或其他原因（各旋转部件端面瓢偏同向累计超标时）会造成轴弯曲及泵静止部件与旋转部件间隙消失。此时泵运转将发生动静摩擦，泵产生剧烈振动。在检修中细致做好各部件测量和转子小装测量调整，消除瓢偏累计误差及投运前进行正确的暖泵可以避免此类振动的发生。

2.2.5轴承引起振动

滚动轴承的破擦、裂纹、保持架损坏，等缺陷，轴瓦合金表面脱落、轴瓦顶间隙及紧力调整不当造成轴承松动产生振动。

2.2.6转子裂纹、断裂引起的振动

泵转子为多级阶梯状转轴，在加工时及复杂的环境下运转在一些部位应力集中和交变应力造成薄弱位置产生裂纹，转轴产生横向疲劳裂纹为贝壳状的弧形裂纹。其中当轴受压应力时裂纹处闭合状态，对振动没有较大影响，当受轴向拉应力作用时呈张开状态或裂纹区应力是自重及其他径向载荷时，裂纹周期性时闭时开，此时在一定转速下振幅会加大。

此外，原动机的磁场不平衡引起的外部原因振动等。

2.3内部原因引起的振动

2.3.1转子不平衡引起的振动

具有一定转速的转子，由于材质的不均、零部件制造误差、装配误差及结构不对称、磨损、零部件脱落等原因，使得通过转子重心的主惯性与旋转轴线不重合，产生不平衡离心力。

F=mr（2πn/60）2

F——离心力；n——不平衡质量；r——偏心距；m——转子转速

因不平衡产生的离心力，其方向随物体的旋转不段的周期性的改变，转子旋转中心位置也将不断变化，这是转子产生振动的最基本原因。转子的不平衡有静不平衡、动不平衡、动静混合不平衡。

2.3.2汽蚀现象引起的振动

是指液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。

汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。

泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

2.3.3喘振引起的振动

若具有驼峰形曲线的泵在不稳定区域内运行，而管路系统中的容量又很大时，泵的流压头和轴功率会在瞬间内发生很大的周期性波动，亲戚剧烈振动和噪声，此时的现象为喘振现象或飞动现象，发生喘振后泵的工况点会始终落不到设计工况点上，即始终处于不稳定状态。喘振引起的振动在现场实际中极少见，泵选型正确和采用正确的流量调节方式通常即可避免。

3结束语

离心泵在煤化工企业各系统循环中是重要的辅助设备，离心泵的振动在实际生产中属常见缺陷，因此我们在安装检修和维护工作中应尽可能对方面考虑各种因素的影响，便于及时准确的找到振动故障原因，及时处理解决设备缺陷，避免造成经济损失，对保证几组安全运行有重要意义。