水泵在运转过程出现过度振动的原因等详细说明

水泵运转出现过度振动现象

过度振动或其他不满意或不可接受的振动分类为：小型机器的振幅大于2.80 mm/s，中型机器的振幅大于4.50 mm/s，刚性基础大型机器的振幅大于7.10 mm/s，软基础大型机器的振幅大于11.2 mm/s。振动源于泵系统内不平衡的运动部件、流体及其颗粒与泵和连接管道的相互作用以及管道本身的运动。

可能导致泵系统产生不必要振动的原因有很多，如叶轮不平衡、液压不平衡、轴承问题、底板移动、部件跳动、气穴、空气或蒸汽锁定以及液压激励。

叶轮不平衡通常以1x运行速度频率振动的形式出现在振动特征中，可能由机械问题（如机械密封或轴承故障）或液压问题引起。通常，在叶轮上发现严重点蚀之前，不会进行检查以确定叶轮是否平衡。蚀刻或点蚀程度通常用作叶轮需要平衡的指示器。叶轮松配合产生的不平衡力可能导致大振幅振动。

由于叶轮冷却并围绕轴收缩时产生的残余应力减小，叶轮可能会移动。轴振动和弯曲往往会导致叶轮翘起或轴弯曲，从而使轴沿中心线失去原始平衡。因此，在平衡叶轮时，必须在工作转速下对其进行平衡，以便评估由于上述因素和可能的模态共振组件而导致的轴偏转的重要性。

液压不平衡主要是由于所有叶片通道内的流量分布不均匀，从而导致1x运行速度频率振动。进入叶轮的不稳定流动可能导致轴向推力和高轴向振动。在双吸叶轮中，叶轮的非对称定位或上下半壳体的偏移将由于非对称流动导致1x不平衡。此外，当流量小于泵和管道系统的设计流量时，泵中存在的再循环力和脉动再循环可能会导致随机频率的噪声和/或振动以及压力升高。通过使用旁路，增加NPSHA有助于缓解这一问题。

众所周知，基板也会产生不必要的振动。泵和管道结构的发展趋势已从低转速和铸铁底板转向使用高转速和刚性较低的装配式钢底板。

这些较高的转速、较高的工作温度以及较大的叶轮极大地增加了基板振动、变形的可能性，并降低了系统工作范围内转子动力学的刚度。因此，必须在设计阶段或系统施工期间解决基板振动问题。为缓解这些问题而对设计进行的修改可能包括校平螺钉、灌浆填充孔、通风孔和防腐。

轴承箱不够坚硬，或底板设计不当，可能导致轴承箱或外壳共振振动。即使轴振动振幅可能不会过大，即使速度一致，轴承箱也可能显示出明显的共振峰值，振幅显著。这可通过冲击或模态试验确定。

通过改变系统中部件的质量或刚度，可以将固有频率移到工作频率范围之外。

由于质量不平衡或轴中的自然弯曲，轴也会产生不必要的振动。质量不平衡和弯曲产生1x运行速度频率，这取决于轴中是否只有一个缺陷。多重缺陷会产生更复杂的振动。部件跳动或部件（尤其是环形密封件）之间的不对中会产生不必要的振动。

产生部件跳动（与轴弓分离）的轴产生径向力。过度振动的其他来源可能是由于：吸入汽塞；吸入管入口浸没不足；泵和驱动装置未正确对齐；轴承磨损或松动；叶轮堵塞或损坏；基础不刚性；联轴器损坏；或管道对泵施加压力。

离心泵振动主题中存在争议的一个领域是运行速度为0.7–0.9时产生次同步振动的原因。一种理论认为，这是内部运行间隙中液体角旋转产生的不稳定力的结果。另一种理论认为，激振是由于叶轮进口处的旋转失速引起的，这是文献中广泛讨论的一种现象。

现场经验表明，在变速泵中，在泵的部分工作范围内存在次同步振动，该振动随着泵接近设计流量而停止。

外壳/轴承箱的冲击试验可检测固有频率与同步频率的接近程度，并诊断结构共振。使用转速变化的试验可检测结构共振激励和/或转子临界转速。在固定速度下使用流量变化的试验可检测液压不平衡。使用温度变化进行的试验可能检测到由于热增长引起的偏差；以及由于键槽堵塞/松动引起的套管固有频率变化。最后，使用配平平衡的测试也可以确定耦合不平衡。