離心式水泵的振動(dòng)原因分析及防治

王鈺棟 陳鵬

摘要：通過離心式水泵在日常運(yùn)行過程中常見的故障，并針對(duì)不同的故障，分別從其產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)癥下藥，有的放矢，制定故障預(yù)防和處置措施，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：離心式水泵;原因分析;振動(dòng);防治措施

引言：

作為一種日常生活中經(jīng)常能見到的機(jī)械設(shè)備，離心式水泵應(yīng)用非常普遍。在使用過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常振動(dòng)時(shí)，容易造成事故。因此，在使用過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)造成異常振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，并制定對(duì)應(yīng)的防治措施，以便于故障排查處理。

一、離心式水泵簡(jiǎn)介

離心式水泵，簡(jiǎn)稱“離心泵”，主要靠水的離心作用實(shí)現(xiàn)輸水功能。

1、結(jié)構(gòu)組成

主要由泵殼、葉輪、泵軸、泵架組成。

2、工作原理

葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)泵體內(nèi)的水作離心運(yùn)動(dòng)，在泵體工作腔室內(nèi)形成真空，大氣作用壓將水遠(yuǎn)遠(yuǎn)不斷壓入泵體中，泵體工作腔室中的水被葉輪源源不斷甩出，最終達(dá)到抽水目的。

二、振動(dòng)原因分析

1、 流體方面

流體動(dòng)力方面主要是指設(shè)備運(yùn)行過程中流體流動(dòng)引起的泵總振動(dòng)，這主要是由于輔助管道和支撐泵體的支架的波動(dòng)。流體振動(dòng)可能是由兩個(gè)原因引起的：一方面是在泵設(shè)計(jì)流區(qū)的特定運(yùn)行模式下，泵實(shí)際運(yùn)行出現(xiàn)偏差。特別是，泵流量面積意味著最大泵效率點(diǎn)的流量為70-120%。流量范圍也可稱為優(yōu)先泵工作區(qū)。在此時(shí)間間隔內(nèi)，泵的振動(dòng)小于普通振動(dòng)。但是，如果偏離這個(gè)區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致更大的波動(dòng)，另一方面，炸彈驅(qū)動(dòng)計(jì)劃是不合理的。如果必要的泵汽蝕余量（即NPSHr）不能滿足裝置實(shí)際運(yùn)行汽蝕引起的振動(dòng)，則該振動(dòng)的頻率可能達(dá)到每秒數(shù)萬次。

2、機(jī)械方面

2.1 葉輪質(zhì)量不平衡

葉輪質(zhì)量不平衡包括了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)上的不平衡。其表現(xiàn)的特點(diǎn)主要為：

（1）產(chǎn)生的振動(dòng)，其振幅與葉輪轉(zhuǎn)速平方成正倍數(shù)關(guān)系，轉(zhuǎn)速增大，振幅也增大;

（2）葉輪上粘接的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)到某一不可接受值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng);

（3）葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸心并非一個(gè)定點(diǎn)，而是發(fā)生了偏移。

2.2 轉(zhuǎn)軸彎曲和軸承損壞

長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，若泵體軸在外力或內(nèi)應(yīng)力作用下發(fā)生輕微變形，也會(huì)導(dǎo)致泵體振動(dòng);軸承潤(rùn)滑效果不良，也有可能產(chǎn)生振動(dòng); 另外，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因溫度作用，微小變形積累，最終也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng);

2.3 葉輪軸心不對(duì)中

輪軸不是葉輪軸和軸承軸之間的中心線，用軸承徑向和軸向偏差表示。葉輪和軸承不在水平和垂直方向可以加倍努力，雖然潤(rùn)滑膜可以起到一定的緩沖作用，但當(dāng)它不太大時(shí)，它可以損壞軸承，轉(zhuǎn)子失去穩(wěn)定性和異常摩擦。

2.4 聯(lián)軸器不對(duì)中

離合器不分為三種情況：在平行接近中間的情況下，也就是說，在平行接近中間的情況下。離合器側(cè)軸時(shí)出現(xiàn)偏差;偏差與中間不匹配使離合器伴隨彎矩，軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并產(chǎn)生軸向振蕩;對(duì)角偏差與中點(diǎn)不匹配，是上述兩種類型的組合，使徑向振蕩和軸向振蕩加倍。

此外，離合器的彈性塊通常由橡膠制成，容易老化和斷裂，導(dǎo)致泵振動(dòng)增加，關(guān)鍵是定期檢查并更換彈性塊。

2.5 機(jī)械松動(dòng)

葉輪螺釘和聯(lián)軸器的固定松動(dòng)，以及零件之間的耦合中斷，都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生更大的振動(dòng)。定期檢查機(jī)械松弛是防止設(shè)備故障的有效方法.

2.6 泵與原動(dòng)機(jī)連接不對(duì)中

一般來說，當(dāng)泵連接到主動(dòng)機(jī)時(shí)，很容易作為軸分布平均和不均勻的原因出現(xiàn)。首先，中間不好。它被分割成一個(gè)角度并不能中和平行性.角是沒有一定角度的，即是說，角是沒有一定角度的。中心線是兩個(gè)軸，因此會(huì)產(chǎn)生1x振蕩，如果設(shè)備運(yùn)行時(shí)離合器松動(dòng)。而平行并不意味著兩個(gè)軸的平行連接，它基本上會(huì)產(chǎn)生2x的徑向振蕩，而如果離合器松動(dòng)，也會(huì)引起振動(dòng)。如果這兩種誤差在實(shí)際工作那么振幅將是高頻振幅，主而且在最壞的情況下，整個(gè)高頻區(qū)將出現(xiàn)高振幅現(xiàn)象.第二，離合器不平衡。該機(jī)在離合器工作過程中增加偏心度，會(huì)產(chǎn)生偏心;如果離合器是靜態(tài)平衡或動(dòng)態(tài)平衡，在帶有彈性銷和連接器的設(shè)備中，剛性相互作用，即在設(shè)備運(yùn)行過程中，容易使彈性銷產(chǎn)生難以控制的調(diào)節(jié)功能。失去彈性調(diào)節(jié)功能會(huì)使離合器不能更好地鎮(zhèn)定，因此離合器和軸會(huì)受到間隙的抑制。一般來說，如果泵沒有連接到最初的動(dòng)機(jī)，就會(huì)產(chǎn)生一系列的振動(dòng)問題。

3 、汽蝕引起的振動(dòng)問題

安裝泵時(shí)，更準(zhǔn)確地確定安裝高度。安裝時(shí)，有效空泡裕度應(yīng)超過泵所需的最小空泡裕度。安裝時(shí)可適當(dāng)增大進(jìn)氣管直徑，減小相應(yīng)的進(jìn)氣管長(zhǎng)度，減少管道鋼筋，而改變流動(dòng)部分的橫截面需要最小的改變。在設(shè)計(jì)進(jìn)水管時(shí)，需要平滑、合理。同時(shí)，在設(shè)備制造時(shí)，如果由于制造質(zhì)量不足，如葉輪葉片形狀不理想，就會(huì)導(dǎo)致某一區(qū)域內(nèi)的流量過大，然后會(huì)有太多的壓差。

4、處置對(duì)策

4.1 遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際應(yīng)用中，離心泵必須遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。

（1）泵的設(shè)計(jì)應(yīng)與其實(shí)際工作環(huán)境相匹配;在設(shè)計(jì)泵流量區(qū)時(shí)，必須考慮泵的實(shí)際工作情況，降低泵的振動(dòng)值。

（2）應(yīng)進(jìn)行模型分析，模型的設(shè)計(jì)要以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù);

（3）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免泵的氣蝕，汽蝕余量應(yīng)匹配充足;

（4）盡量采用滑動(dòng)軸承;滑動(dòng)軸承抗震效果優(yōu)于滾動(dòng)軸承。

（5）選用剛性較大的材料作為泵軸材料，避免泵軸變形。

4.2 防治措施

當(dāng)出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，應(yīng)從以下方面進(jìn)行排查治理，具體措施如表1所示。

軸和軸系的問題 安裝前檢查水泵軸，電機(jī)軸以及傳動(dòng)軸是否出現(xiàn)了彎曲變形和質(zhì)量問題的情況;檢查軸端的間隙值，如果軸承磨損則及時(shí)地更換軸承;檢查主要的技術(shù)指標(biāo)，直徑精度和幾何形狀的精度，相互位置的精度，表面粗糙度等，使其符合相關(guān)的設(shè)計(jì)

聯(lián)軸器機(jī)械松動(dòng) 檢查葉輪和聯(lián)軸器的固定螺絲以及零件之間的配合

氣蝕 正確確定泵的安裝高度;盡量提高泵的安裝高度;盡量提高泵進(jìn)口的壓力，增大葉輪進(jìn)口面積，降低流速，采用杭?xì)馕g材料

合理安裝管道，

減少振動(dòng)源 連接要牢固，并沒有支撐，不漏水不進(jìn)氣，適當(dāng)加大進(jìn)水管直徑，在泵進(jìn)水口，不宜裝彎管，出水管路要固定且支撐好，出水管及附件盡量減少

消除由于泵的選

型和操作不當(dāng)引

起的振動(dòng) 兩泵并聯(lián)保證泵性能相同，泵性能曲線應(yīng)為緩降型;使用時(shí)注意消除導(dǎo)致水泵超載的各項(xiàng)因素，同時(shí)對(duì)滑動(dòng)軸承在使用的時(shí)候進(jìn)行相關(guān)的潤(rùn)滑

日常監(jiān)測(cè)維護(hù)先

進(jìn)儀器 認(rèn)真對(duì)比各項(xiàng)參數(shù)，提前發(fā)現(xiàn)其中可能存在的項(xiàng)問題;制定具體的消除措施，在萌芽狀態(tài)將各種隱患及時(shí)解決

結(jié)束語(yǔ)：

本文通過對(duì)離心式水泵振動(dòng)原因的分析，根據(jù)不同的原因，制定對(duì)應(yīng)措施，以便于日常運(yùn)行過程中，出現(xiàn)振動(dòng)故障時(shí)，能夠根據(jù)振動(dòng)特點(diǎn)，采取科學(xué)可行的方法，找到故障點(diǎn)，并采用有效的方法，解決故障。

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