大型立式軸流泵振動(dòng)分析及處理

米文忠

【摘要】根據(jù)博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)的振動(dòng)增大、噪聲增大的現(xiàn)象，簡(jiǎn)要分析原因，提出處理意見(jiàn)，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析及處理，水泵機(jī)組振動(dòng)大、噪聲大的情況得到改善。

【關(guān)鍵詞】大型立式軸流泵；振動(dòng)分析處理

一、引言

博斯騰湖泵站位于博斯騰湖西南岸，是巴州國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈工程，具有滿足孔雀河流域農(nóng)田灌溉、工業(yè)及城鄉(xiāng)生活用水需求，保護(hù)塔里木河下游生態(tài)環(huán)境、防洪、抗旱、增加已建電站的發(fā)電量等多方面的綜合效益。

博斯騰湖泵站分為東泵站、西泵站，東泵站裝機(jī)容量5 x 1100千瓦，設(shè)計(jì)抽水流量45m3/s，加大抽水流量54 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為6.07米，為大（Ⅱ）型軸流泵站，是塔里木河流域近期綜合治理項(xiàng)目中三個(gè)標(biāo)志性工程之一。博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了振動(dòng)增大、噪聲增大的現(xiàn)象，組織技術(shù)人員進(jìn)行討論分析后，采取了一些處理措施，水泵機(jī)組振動(dòng)大、噪聲大的情況得到一定程度的改善。

二、大型立式軸流泵振動(dòng)原因分析

大型立式軸流泵在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的不平衡力，是水泵機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因。引起水泵機(jī)組振動(dòng)的原因主要有機(jī)械力不平衡、電磁力不平衡和水力不平衡三種形式。

1、機(jī)械力不平衡引起的振動(dòng)

水泵機(jī)組機(jī)械力不平衡引起振動(dòng)的原因主要有：

（1）水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部件在加工制造過(guò)程中是不可能達(dá)到絕對(duì)平衡的。在離心力的作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生類似弓狀的回旋。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速接近于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，就會(huì)形成共振現(xiàn)象。

（2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與主軸不同心，軸線偏移、擺度增大是轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主要原因。轉(zhuǎn)子的軸向力重心和推力軸承的重心不重合，水泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，推力軸承因受力不均而產(chǎn)生不均勻的軸向變形，鏡板摩擦面產(chǎn)生晃動(dòng)、機(jī)架垂直振動(dòng)增大，大軸擺度增加。

（3）水泵泵軸發(fā)生彎曲變形后，在運(yùn)行中擺度超標(biāo)，振動(dòng)增大。

（4）軸流泵中導(dǎo)軸承的作用是用以引導(dǎo)機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部件準(zhǔn)確地繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，承受轉(zhuǎn)動(dòng)部件的徑向力。當(dāng)水泵機(jī)組的水導(dǎo)橡膠軸承發(fā)生嚴(yán)重老化、龜裂、脫落等現(xiàn)象時(shí)，在運(yùn)行中擺度增加，振動(dòng)增大。

（5）當(dāng)電機(jī)軸和水泵機(jī)組主軸的中心線偏差較大、主軸線折線較大、導(dǎo)軸承重心與機(jī)組重心不同心，以及水泵偏離最優(yōu)工況等情況發(fā)生時(shí)，水泵機(jī)組的振擺更大。

2、電磁力不平衡引起的振動(dòng)

水泵機(jī)組電磁力不平衡引起振動(dòng)的原因主要有：

（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路故障時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極的磁動(dòng)勢(shì)減小，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)徑向不平衡磁拉力，致使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)。其特征是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通入勵(lì)磁電流時(shí)，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，且振動(dòng)的幅值隨著勵(lì)磁電流的增大而加大，當(dāng)退出勵(lì)磁電流時(shí)，振動(dòng)同時(shí)消失。

（2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子橢圓度大、空氣間隙不均勻也會(huì)引起水泵機(jī)組振動(dòng)。

（3）電動(dòng)機(jī)定子鐵芯的整體性不夠、磁極次序錯(cuò)誤也是引起水泵機(jī)組振動(dòng)的常見(jiàn)原因。

3、水力不平衡引起的振動(dòng)

水泵機(jī)組水力不平衡引起振動(dòng)的原因主要有：

（1）水輪機(jī)葉輪加工質(zhì)量不好、安裝質(zhì)量不良、葉片分布不均勻、流道內(nèi)被雜物阻塞等原因，造成水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪來(lái)水不對(duì)稱，產(chǎn)生不平衡力。

（2）水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪中心偏離水泵機(jī)組中心。水泵機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，在橫向水壓力的合力的作用下，迫使葉輪進(jìn)一步偏離機(jī)組中心。

（3）間隙的變化引起的水泵機(jī)組振動(dòng)，一般分為兩種，一種是葉輪中心線與泵殼中心線偏移引起的；另一種是葉片角度不對(duì)稱和葉片磨損程度的差異造成的。

（4）水泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的汽蝕振動(dòng)。

三、東泵站水泵機(jī)組振動(dòng)增大的處理

1、按照水泵機(jī)組大修規(guī)范的要求，嚴(yán)把大修質(zhì)量關(guān)，尤其重視電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子同心度、水泵機(jī)組主軸連接擺度值、導(dǎo)軸承間隙等重要技術(shù)參數(shù)的測(cè)量及記錄。

2、將水泵機(jī)組的葉片由全調(diào)節(jié)改為不調(diào)節(jié)。通過(guò)在葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)活塞上、下部加裝金屬圓環(huán)，對(duì)活塞進(jìn)行固定，使操作架和耳柄不能移動(dòng)。

3、水泵汽蝕的原因大多基于水泵本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)樗脵C(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中葉片不能調(diào)節(jié)，應(yīng)根據(jù)水位情況，確定葉片角度，使水泵在高效率區(qū)和穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行。

4、對(duì)受到嚴(yán)重汽蝕的水輪機(jī)輪轂和葉片，根據(jù)磨損程度進(jìn)行補(bǔ)焊打磨處理，葉片角度不對(duì)稱時(shí)應(yīng)局部擴(kuò)大檢修；葉片磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)更換葉片。

5、根據(jù)泵軸軸線變形情況，采用軸頸處理方案，雖然不能徹底解決軸線不直的問(wèn)題，但可有效改善。

6、當(dāng)葉輪中心線與泵殼中心線發(fā)生偏移時(shí)，在安裝過(guò)程中要注意監(jiān)測(cè)下水導(dǎo)的位置，在回中完成后立即安裝下水導(dǎo)，并采用定位銷釘來(lái)定位。

7、將巴氏合金推力瓦更換為耐磨性好、導(dǎo)熱系數(shù)小、絕緣性能好的彈性金屬塑料瓦。

8、對(duì)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子橢圓度大、空氣間隙不均勻引起的水泵機(jī)組振動(dòng)，可以在水泵機(jī)組大修過(guò)程中，采用人工吊中的方式，以水泵下水導(dǎo)窩為基準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)行同心度調(diào)整，用鋼琴線配合千分尺對(duì)電動(dòng)機(jī)定子的橢圓度進(jìn)行測(cè)量。為了確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，在水泵機(jī)組大修工作完成后，應(yīng)當(dāng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子絕緣電阻、直流電阻進(jìn)行測(cè)量，并經(jīng)過(guò)耐壓試驗(yàn)檢測(cè)合格。

9、檢查所有連接部位連接緊固，水泵機(jī)組蓋板螺栓緊固。

10、對(duì)于水泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)突然增大的問(wèn)題，可采取真空破壞閥排氣的方法進(jìn)行處理，嚴(yán)重時(shí)根據(jù)東泵站水泵機(jī)組性能，停機(jī)倒轉(zhuǎn)三十秒左右，使水泵機(jī)組進(jìn)水流道的水流全部倒排，迫使進(jìn)入水泵機(jī)組進(jìn)水流道的雜物全部排出。

四、結(jié)論

博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)大、噪聲大，泵站組織技術(shù)人員經(jīng)過(guò)技術(shù)討論分析原因，根據(jù)水泵機(jī)組振動(dòng)變化的具體情況，采取了不同的處理措施。針對(duì)水泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)突然增大的情況，采用真空破壞閥排氣、停機(jī)倒轉(zhuǎn)數(shù)十秒的方法進(jìn)行處理；針對(duì)水泵機(jī)組一直持續(xù)的振動(dòng)大的情況，在水泵機(jī)組大修過(guò)程中逐項(xiàng)查找原因，進(jìn)行處理；同時(shí)嚴(yán)把大修質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照水泵機(jī)組大修的技術(shù)規(guī)范要求，保證水泵機(jī)組擺度、同心度、軸瓦間隙等重要技術(shù)參數(shù)值在規(guī)定的范圍內(nèi)。通過(guò)采取以上措施后，東泵站水泵機(jī)組的振動(dòng)現(xiàn)象有所改善。

參考文獻(xiàn)：

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