离心泵振动的原因及解决方案的分析

  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。