1、泵振動的原因及其消除振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標(biāo)。振動超標(biāo)的危害主要有: 振動造成泵機組不能正常運行 ; 引發(fā)電機和管路的振動，造成機毀人 傷 ; 造成軸承等零部件的損壞；造成連接部件松動，基礎(chǔ)裂紋或電機損壞 造成與水泵連接的管件或閥門松動、損壞 ; 形成振動噪聲。引起泵振動的原因是多方面的。泵的轉(zhuǎn)軸一般與驅(qū)動電機軸直接相 連，使得泵的動態(tài)性能和電機的動態(tài)性能相互干涉 ; 高速旋轉(zhuǎn)部件多，動、 靜平衡沐能滿足要求 ; 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(fù)雜性，也是限制泵動態(tài)性能穩(wěn)定性的一個因素。1 對引起泵振動原因的分析1.1 電機電機結(jié)構(gòu)件松動，軸承定位裝

2、置松動，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損 而導(dǎo)致支撐剛度下降，會引起振動。質(zhì)量偏心，轉(zhuǎn)子彎曲或質(zhì)量分布問題 導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，造成靜、動平衡量超標(biāo)川。另外，鼠籠式電動 機轉(zhuǎn)子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉(zhuǎn)子所受的磁場力和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)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。電機 定子繞組，由于安裝工序的操作質(zhì)量問題，造成各相繞組之間的電阻不平 衡，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的磁場不均勻，產(chǎn)生了不平衡的電磁力，這種電磁力成 為激振力引發(fā)振動。1.2 基礎(chǔ)及泵支架驅(qū)動裝置架與基礎(chǔ)之間采用的接觸固定形式不好，基礎(chǔ)和電機系統(tǒng)吸 收、傳遞、隔離振動能力差，導(dǎo)致基礎(chǔ)和電機的振動都超標(biāo)。水泵基礎(chǔ)松 動

3、，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎(chǔ)，或者由于油浸水泡造成基 礎(chǔ)剛度減弱，水泵就會產(chǎn)生與振動相位差 1800 的另一個臨界轉(zhuǎn)速，從而 使水泵振動頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等， 就會使水泵的振幅加大。另外，基礎(chǔ)地腳螺栓松動，導(dǎo)致約束剛度降低， 會使電機的振動加劇。1.3 聯(lián)軸器聯(lián)軸器連接螺栓的周向間距不良，對稱性被破壞 ; 聯(lián)軸器加長節(jié)偏心， 將會產(chǎn)生偏心力 ; 聯(lián)軸器錐面度超差 ; 聯(lián)軸器靜平衡或動平衡不好；彈性銷 和聯(lián)軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調(diào)節(jié)功能造成聯(lián)軸器不能很好 地對中 ; 聯(lián)軸器與軸的配合間隙太大 ; 聯(lián)軸器膠圈的機械磨損導(dǎo)致的聯(lián)軸 器膠圈配合性能

4、下降 ; 聯(lián)軸器上使用的傳動螺栓質(zhì)量互相不等。這些原因 都會造成振動。1.4 葉輪 葉輪質(zhì)量偏心。葉輪制造過程中質(zhì)量控制不好，比如，鑄造質(zhì)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?jīng)_刷腐蝕， 導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生偏心。 葉輪的葉片數(shù)、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。 使用中葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間、級間襯套與隔板襯套之間，由最 初的碰摩，逐漸變成機械摩擦磨損，這些將會加劇泵的振動。1.5 傳動軸及其輔助件軸很長的泵，易發(fā)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(huán) ）之間碰摩，形成振動。另外， 泵軸太長，受

5、水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大。 軸端的平衡盤間隙過大，或者軸向的工作竄動量調(diào)整不當(dāng)，會造成軸低頻 竄動，導(dǎo)致軸瓦振動。旋轉(zhuǎn)軸的偏心，會導(dǎo)致軸的彎曲振動。1.6 泵的選型和變工況運行每臺泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設(shè)計工況是否符 合，對泵的動力學(xué)穩(wěn)定性有重要的影響。 水泵在設(shè)計工況下運行比較穩(wěn)定， 但在變工況下運行時，由于葉輪中產(chǎn)生徑向力的作用，振動有所加大 ; 單 泵選型不當(dāng)，或是兩種型號不匹配的泵并聯(lián)。這些都會造成泵的振動。1.7 軸承及潤滑軸承的剛度太低，會造成第一臨界轉(zhuǎn)速降低，引起振動。另外，導(dǎo)軸 承性能閉不良導(dǎo)致耐磨性差 , 固定不好，軸瓦間隙過大，也

6、容易造成振動而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。潤滑油選型不當(dāng)、變質(zhì)、雜質(zhì)含量超標(biāo)及潤滑管道不暢而 導(dǎo)致的潤滑故障 , 都會造成軸承工況惡化，引發(fā)振動。電動機滑動軸承油 膜的自激也會產(chǎn)生振動。1.8 管道及其安裝固定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 ; 管道在安裝過程中較勁太大，進出口管路與 泵連接時內(nèi)應(yīng)力大 ; 進、出口管線松動，約束剛度下降甚至失效 ; 出口流道 部分全部斷裂， 碎片卡人葉輪 ; 管路不暢， 如出水口有氣囊 ; 出水閥門掉板， 或沒有開啟 ; 進水口有進氣，流場不均，壓力波動。

7、這些原因都會直接或 者間接地導(dǎo)致泵和管路的振動。1.9 零部件間的配合電機軸和泵軸同心度超差 ; 電機和傳動軸的連接處使用了聯(lián)軸器，聯(lián) 軸器同心度超差 ; 動、靜零部件之間 （ 如葉輪毅和口環(huán)之間 ） 的設(shè)計間隙的 磨損變大 ; 中間軸承支架與泵筒體間隙超標(biāo) ; 密封圈間隙不合適，造成了不 平衡; 密封環(huán)周圍的間隙不均勻，比如口環(huán)未人槽或者隔板未人槽，就會 發(fā)生這種情況。這些不利因素都能造成振動。1.10 水泵自身的因素葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的非對稱壓力場 ; 吸水池和進水管渦流 ; 葉輪內(nèi)部以 及渦殼、導(dǎo)流葉片漩渦的發(fā)生及消失 ; 閥門半開造成漩渦而產(chǎn)生的振動 ; 由 于葉輪葉片數(shù)有限而導(dǎo)致的出口壓

8、力分布不均 ;葉輪內(nèi)的脫流 ; 喘振; 流道 內(nèi)的脈動壓力 ; 汽蝕; 水在泵體中流動，對泵體會有摩擦和沖擊，比如水流 撞擊隔舌和導(dǎo)流葉片的前緣，造成振動 ; 輸送高溫水的鍋爐給水泵易發(fā)生 汽蝕振動 ; 泵體內(nèi)壓力脈動，主要是泵葉輪密封環(huán) , 泵體密封環(huán)的間隙過 大，造成泵體內(nèi)泄漏損失大，回流嚴(yán)重，進而造成轉(zhuǎn)子軸向力的不平衡和 壓力脈動，會增強振動。另外，對于輸送熱水的泵，如果啟動前泵的預(yù)熱 不均，或者水泵滑動銷軸系統(tǒng)的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會誘發(fā) 啟動階段的劇烈振動 ; 泵體來自熱膨脹等方面的內(nèi)應(yīng)力不能釋放，則會引 起轉(zhuǎn)軸支撐系統(tǒng)剛度的變化，當(dāng)變化后的剛度與系統(tǒng)角頻率成整倍數(shù)關(guān)系 時

9、，就發(fā)生共振。2 減輕振動的措施2.1 從設(shè)計制造環(huán)節(jié)消除振動機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面注意的問題1) 軸的設(shè)計。增加傳動軸支撐軸承的數(shù)目，減小支撐間距, 在適當(dāng)范圍內(nèi)減小軸長，適當(dāng)加大軸的直徑，增加軸的剛度 ; 當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加 并接近或整數(shù)倍于泵轉(zhuǎn)子的固有振動頻率時，泵就會猛烈振動起來，所以 在設(shè)計時，應(yīng)使傳動軸的固有頻率避開電機轉(zhuǎn)子角頻率 ; 提高軸的制造質(zhì) 量，防止質(zhì)量偏心和過大的形位公差。2) 滑動軸承的選擇。采用無須潤滑的滑動軸承 ; 在液態(tài)烴等化工泵中， 滑動軸承材料應(yīng)采用具有良好自潤滑性能的材料，比如聚四氟乙烯 ; 在深 井熱水泵中，導(dǎo)流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì)，并合理

10、 設(shè)計其結(jié)構(gòu)，使滑動軸承的固定可靠 ; 葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩 擦因數(shù)小的摩擦副，比如 M20IK石墨材料一鋼；限制最高轉(zhuǎn)速；提高軸瓦承 載能力及軸承座的剛度。3) 使用應(yīng)力釋放系統(tǒng)。對于輸送熱水的泵，設(shè)計時，應(yīng)使由泵體變形 而引起的連接件之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力得以釋放，比如在泵體地腳螺栓上面增加 螺栓套，避免泵體直接和剛度很大的基礎(chǔ)接觸。2.12 水泵的水力設(shè)計注意事項1) 合理地設(shè)計水泵葉輪及流道，使葉輪內(nèi)少發(fā)生汽蝕和脫流 ; 合理選 擇葉片數(shù)、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數(shù)等參數(shù)，消除揚程 曲線駝峰 ; 泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離，有資料認(rèn)為該值為葉輪外徑的 十分之一時， 脈動壓

11、力最小 ; 把葉片的出口邊緣做出傾角 ( 比如做成 20。左 右)，來減小沖擊 ; 保證葉輪與蝸殼之間的間隙 ; 提高泵的工作效率。同時， 對泵的出水流道等相關(guān)流道進行優(yōu)化設(shè)計，減少水力損失引起的振動。合 理設(shè)計各種泵的進水段處的吸入室，以及壓縮級的機械結(jié)構(gòu)，減少壓力脈 沖，可以保證流場穩(wěn)定，提高泵的工作效率，減小能量損失，也可以提高 泵的振動動態(tài)性能的穩(wěn)定性。2) 汽蝕振動是泵振動的很重要的一部分。當(dāng)泵的人口壓力低于相應(yīng)水 溫下的和壓力時，會發(fā)生伴隨劇烈振動的汽蝕。減小汽蝕的措施包括: 確定水泵的安裝高度時，使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量 適當(dāng)加大進水管直徑，縮短進水管長度，減

12、少管路附件，通流部分?jǐn)嗝孀?化率力求最小，提高管壁的粗糙度 ;減少彎頭數(shù)目和加大管道轉(zhuǎn)彎角度 ; 降 低水泵的工作轉(zhuǎn)速 ; 采用抗空化汽蝕的材料，比如不銹鋼，或在容易發(fā)生 汽蝕的部位涂環(huán)氧樹脂 ; 進水流道設(shè)計要合理，力求平滑，使進人葉輪的 水流速度和壓力分布均勻，避免局部低壓區(qū) ; 提高制造加工質(zhì)量，避免因 為葉片型線不準(zhǔn)確造成局部流速過大，壓降過多 ; 提高泵裝置的抗汽蝕性 能，包括在泵的進口處設(shè)置水力增能器，增能器的結(jié)構(gòu)，提高泵的吸人壓 頭，從而提高泵裝置汽蝕余量 ; 增加幾何倒灌高度 ; 盡量減少進水管路水頭 損失; 采用雙吸式泵。為了保證吸水管或壓水管內(nèi)無空氣積存，吸水管的任何部分都

13、不能高 過水泵的進口。為了減小人水口處的壓力脈動，吸水管路直徑應(yīng)比泵人口 直徑大一個尺寸數(shù)量級，以便水流在泵人口處有一定的收縮，使流速分布 比較均勻，同時還應(yīng)當(dāng)在泵人口前有一段直管，直管長度不小于管路直徑 的 10 倍。注意創(chuàng)造良好進水條件，進水池內(nèi)水流要平穩(wěn)均勻，以消除伴隨卡門 渦旋的振動。3) 基礎(chǔ)的設(shè)計。基礎(chǔ)的重量應(yīng)為泵和電機等機械重量總合的三倍以上 盛水池的基礎(chǔ)應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹姸?; 電機支架與基礎(chǔ)最好做成一體或做成面接觸; 在泵和支架之間設(shè)置隔振墊或隔振器。另外，在管路之間采用減振 材料連接，減少管路布置，可以消除彈性接觸和水力損失帶來的振動。2.2 從安裝和維護過程消除振動1) 軸和

14、軸系。安裝前檢查水泵軸、電機軸、傳動軸有沒有彎曲變形、 質(zhì)量偏心的情況，若有，則必須矯正或者進一步加工 ; 檢查與導(dǎo)軸承接觸 的傳動軸， 是否因彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激力。 如果監(jiān)測表明， 軸實際上已經(jīng)彎曲了，則矯正泵軸。同時，檢查軸的端間隙值，若該值過 大，則表明軸承已磨損，需更換軸承。2) 葉輪。動、靜平衡是否合格。3) 聯(lián)軸器。螺栓間距是否良好 ; 彈性柱銷和彈性套圈結(jié)合不能過緊 ; 聯(lián) 軸器內(nèi)孔與軸的配合是否過松，若太松，可采用諸如噴涂的方法來減小聯(lián) 軸器內(nèi)徑直至其達到過渡配合所要求的尺寸，而后將聯(lián)軸器固定在軸上4) 滑動軸承。間隙值是否符合標(biāo)準(zhǔn) ; 各處潤滑是否良好 ; 提高

15、泵的軸瓦 檢修工藝水平，嚴(yán)格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序，保證軸瓦 與軸頸的接觸面積達到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)： 泵軸頸與軸承間隙值，通過更換前后軸承、研磨、刮瓦、調(diào)整等手 段達到合格。 泵軸承體與軸承箱球面頂間隙值合格。泵軸軸承下瓦和泵軸軸頸接觸點及接觸角度 : 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下瓦背與軸承座接觸面積應(yīng)在 60%以上，軸頸處滑動接觸面上的接觸點密度保持在每平方厘米2 一 4個點，接觸角度保持在 60“一 90”。5) 支架和底板。及時發(fā)現(xiàn)有振動的支撐件的疲勞情況，防止因為強度 和剛度降低造成固有頻率下降。6) 間隙和易損件。保證電機軸承間隙合適 ; 適當(dāng)調(diào)整葉輪與渦殼之間 的間隙 ; 定期檢查、更換葉輪

16、口環(huán)、泵體口環(huán)、級間襯套、隔板襯套等易 磨損零件。2.3 消除由于泵的選型和操作不當(dāng)引起的振動兩泵并聯(lián)應(yīng)保證泵性能相同。泵性能曲線應(yīng)為緩降型為好，不能有駝 峰。使用時要注意 : 消除導(dǎo)致水泵超載的因素，比如流道堵塞 ; 適當(dāng)延長泵 的啟時間，減小對傳動軸的擾動，減小轉(zhuǎn)動部件和靜止零件之間的碰撞和 摩擦，以及由此引起的熱變形 ; 對于水潤滑的滑動軸承，啟動過程中應(yīng)加 足預(yù)潤滑水，避免干啟動，直至水泵出水后再停止注水 ; 定期向需要注油 的軸承適量注油 ; 對于長軸液下離心泵，因為軸系存在著扭轉(zhuǎn)振動，若使 用的有推力瓦，則受損傷的主要是推力瓦，這時可以適當(dāng)提高潤滑油的粘 度，防止液體動壓潤滑膜的破壞。最后，為了防止泵的振幅過大，還可以 使用測量分析振動狀況來確定水泵的最佳工作參數(shù)。3 結(jié)論泵振動的誘因包括機械的、水力的和電力的原因振動控制綜合反映了機械