油液監測與振動監測知識：引發泵振動的原因

 

振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標。引起泵振動的原因是多方面的。泵的轉軸一般與驅動電機軸直接相連，使得泵的動態性能和電機的動態性能相互干涉；高速旋轉部件多，動、靜平衡不能滿足要求；與流體作用的部件受水流狀況影響較大；流體運動本身的復雜性，也是限制泵動態性能穩定性的一個因素。今天我們對引起泵振動原因進行一個全面的分析。

 

 

01 電機因素

 

 

1）電機結構件松動，軸承定位裝置松動，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損而導致支撐剛度下降，會引起振動；

 

2）質量偏心，轉子彎曲或質量分布問題導致的轉子質量分布不均，造成靜、動平衡量超標川；

 

3）鼠籠式電動機轉子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉子所受的磁場力和轉子的旋轉慣性力不平衡而引起振動；

 

4）電機缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動；

 

5）電機定子繞組，由于安裝工序操作質量問題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導致產生的磁場不均勻，產生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力也會引發振動。

 

 

02 基礎及泵支架因素

 

 

1）驅動裝置架與基礎之間采用的接觸固定形式不好，基礎和電機系統吸收、傳遞、隔離振動能力差，導致基礎和電機的振動都超標；

 

2）水泵基礎松動，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎，或者由于油浸水泡造成基礎剛度減弱，水泵就會產生與振動相位差1800的另一個臨界轉速，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；

 

3）基礎地腳螺栓松動，導致約束剛度降低，會使電機的振動加劇。

 

03 聯軸器因素

 

1）聯軸器連接螺栓的周向間距不良，對稱性被破壞；

 

2）聯軸器加長節偏心，產生偏心力；

 

3）聯軸器錐面度超差；

 

4）聯軸器靜平衡或動平衡不好；

 

5）彈性銷和聯軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調節功能造成聯軸器不能很好地對中；

 

6）聯軸器與軸的配合間隙太大；

 

7）聯軸器膠圈的機械磨損導致的聯軸器膠圈配合性能下降；

 

8）聯軸器上使用的傳動螺栓質量互相不等。

 

以上都會引發振動。

 

04 葉輪因素

 

 

1）葉輪質量偏心。葉輪制造過程中質量控制不好，比如，鑄造質量、加工精度不合格，或者輸送的液體帶有腐蝕性，葉輪流道受到沖刷腐蝕，導致葉輪產生偏心；

 

2）葉輪的葉片數、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離不合適；

 

3）使用中葉輪口環與泵體口環之間、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。

 

05 傳動軸及其輔助件因素

 

 

1）軸很長的泵易發生軸剛度不足，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）之間碰摩，形成振動；

 

2）泵軸太長，受水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大；

 

3）軸端的平衡盤間隙過大，或者軸向的工作竄動量調整不當，會造成軸低頻竄動，導致軸瓦振動；

 

4）旋轉軸的偏心，會導致軸的彎曲振動。

 

06 泵的選型和變工況運行因素

 

每臺泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設計工況是否符合，對泵的動力學穩定性有重要的影響。

 

1）水泵在設計工況下運行比較穩定，但在變工況下運行時，由于葉輪中產生徑向力的作用，振動有所加大；

 

2）單泵選型不當，或是兩種型號不匹配的泵并聯，也會造成泵的振動。

 

07 軸承及潤滑因素

 

1）軸承的剛度太低，會造成第一臨界轉速降低，引起振動；

 

2）軸承耐磨性差，固定不好，軸瓦間隙過大，也容易造成振動；

 

3）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；

 

4）潤滑油選型不當、變質、雜質含量超標及潤滑管道不暢導致的潤滑故障，都會造成軸承工況惡化，引發振動；

 

5）電動機滑動軸承油膜的自激也會產生振動。

 

08 管道及其安裝固定因素

 

1）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；

 

2）管道在安裝過程中較勁太大，進出口管路與泵連接時內應力大；

 

3）進、出口管線松動，約束剛度下降甚至失效；

 

4）出口流道部分全部斷裂，碎片卡人葉輪；

 

5）管路不暢，如出水口有氣囊；

 

6）出水閥門掉板，或沒有開啟；

 

7）進水口有進氣，流場不均，壓力波動。

 

這些都會直接或者間接地導致泵和管路的振動。

 

09 零部件間的配合因素

 

1）電機軸和泵軸同心度超差；

 

2）電機和傳動軸的連接處使用了聯軸器，聯軸器同心度超差；

 

3）動、靜零部件之間（如葉輪毅和口環之間）的設計間隙的磨損變大；

 

4）中間軸承支架與泵筒體間隙超標；

 

5）密封圈間隙不合適，造成不平衡；

 

6）密封環周圍的間隙不均勻，比如口環未人槽或者隔板未人槽，就會發生這種情況。

 

這些不利因素都能引起振動。

 

10 水泵自身因素

 

1）葉輪旋轉時產生非對稱壓力場；

 

2）吸水池和進水管渦流；

 

3）葉輪內部以及渦殼、導流葉片漩渦的發生及消失；

 

4）閥門半開造成漩渦；

 

5）由于葉輪葉片數有限而導致的出口壓力分布不均；

 

6）葉輪內的脫流；

 

7）喘振；

 

8）流道內的脈動壓力；

 

9）汽蝕；

 

10）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流葉片的前緣，造成振動；

 

11）輸送高溫水的鍋爐給水泵易發生汽蝕振動；

 

12）泵體內壓力脈動，主要是泵葉輪密封環，泵體密封環的間隙過大，造成泵體內泄漏損失大，回流嚴重，進而造成轉子軸向力的不平衡和壓力脈動，會增強振動；

 

13）對于輸送熱水的泵，如果啟動前泵的預熱不均，或者水泵滑動銷軸系統的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會誘發啟動階段的劇烈振動；

 

14）泵體來自熱膨脹等方面的內應力不能釋放，則會引起轉軸支撐系統剛度的變化，當變化后的剛度與系統角頻率成整倍數關系時，就發生共振。