油液監(jiān)測(cè)與振動(dòng)監(jiān)測(cè)知識(shí)：引發(fā)泵振動(dòng)的原因

 

振動(dòng)是評(píng)價(jià)水泵機(jī)組運(yùn)行可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。引起泵振動(dòng)的原因是多方面的。泵的轉(zhuǎn)軸一般與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸直接相連，使得泵的動(dòng)態(tài)性能和電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能相互干涉；高速旋轉(zhuǎn)部件多，動(dòng)、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(yùn)動(dòng)本身的復(fù)雜性，也是限制泵動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)定性的一個(gè)因素。今天我們對(duì)引起泵振動(dòng)原因進(jìn)行一個(gè)全面的分析。

 

 

01 電機(jī)因素

 

 

1）電機(jī)結(jié)構(gòu)件松動(dòng)，軸承定位裝置松動(dòng)，鐵芯硅鋼片過(guò)松，軸承因磨損而導(dǎo)致支撐剛度下降，會(huì)引起振動(dòng)；

 

2）質(zhì)量偏心，轉(zhuǎn)子彎曲或質(zhì)量分布問(wèn)題導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，造成靜、動(dòng)平衡量超標(biāo)川；

 

3）鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉(zhuǎn)子所受的磁場(chǎng)力和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性力不平衡而引起振動(dòng)；

 

4）電機(jī)缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動(dòng)；

 

5）電機(jī)定子繞組，由于安裝工序操作質(zhì)量問(wèn)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(chǎng)不均勻，產(chǎn)生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力也會(huì)引發(fā)振動(dòng)。

 

 

02 基礎(chǔ)及泵支架因素

 

 

1）驅(qū)動(dòng)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(jī)系統(tǒng)吸收、傳遞、隔離振動(dòng)能力差，導(dǎo)致基礎(chǔ)和電機(jī)的振動(dòng)都超標(biāo)；

 

2）水泵基礎(chǔ)松動(dòng)，或者水泵機(jī)組在安裝過(guò)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(huì)產(chǎn)生與振動(dòng)相位差1800的另一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，從而使水泵振動(dòng)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(huì)使水泵的振幅加大；

 

3）基礎(chǔ)地腳螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致約束剛度降低，會(huì)使電機(jī)的振動(dòng)加劇。

 

03 聯(lián)軸器因素

 

1）聯(lián)軸器連接螺栓的周向間距不良，對(duì)稱性被破壞；

 

2）聯(lián)軸器加長(zhǎng)節(jié)偏心，產(chǎn)生偏心力；

 

3）聯(lián)軸器錐面度超差；

 

4）聯(lián)軸器靜平衡或動(dòng)平衡不好；

 

5）彈性銷和聯(lián)軸器的配合過(guò)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(duì)中；

 

6）聯(lián)軸器與軸的配合間隙太大；

 

7）聯(lián)軸器膠圈的機(jī)械磨損導(dǎo)致的聯(lián)軸器膠圈配合性能下降；

 

8）聯(lián)軸器上使用的傳動(dòng)螺栓質(zhì)量互相不等。

 

以上都會(huì)引發(fā)振動(dòng)。

 

04 葉輪因素

 

 

1）葉輪質(zhì)量偏心。葉輪制造過(guò)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；

 

2）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不合適；

 

3）使用中葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間、級(jí)間襯套與隔板襯套之間，由最初的碰摩，逐漸變成機(jī)械摩擦磨損，這些將會(huì)加劇泵的振動(dòng)。

 

05 傳動(dòng)軸及其輔助件因素

 

 

1）軸很長(zhǎng)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(dòng)件（傳動(dòng)軸）與靜件（滑動(dòng)軸承或口環(huán)）之間碰摩，形成振動(dòng)；

 

2）泵軸太長(zhǎng)，受水池中流動(dòng)水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動(dòng)加大；

 

3）軸端的平衡盤(pán)間隙過(guò)大，或者軸向的工作竄動(dòng)量調(diào)整不當(dāng)，會(huì)造成軸低頻竄動(dòng)，導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)；

 

4）旋轉(zhuǎn)軸的偏心，會(huì)導(dǎo)致軸的彎曲振動(dòng)。

 

06 泵的選型和變工況運(yùn)行因素

 

每臺(tái)泵都有自己的額定工況點(diǎn)，實(shí)際的運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況是否符合，對(duì)泵的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性有重要的影響。

 

1）水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行比較穩(wěn)定，但在變工況下運(yùn)行時(shí)，由于葉輪中產(chǎn)生徑向力的作用，振動(dòng)有所加大；

 

2）單泵選型不當(dāng)，或是兩種型號(hào)不匹配的泵并聯(lián)，也會(huì)造成泵的振動(dòng)。

 

07 軸承及潤(rùn)滑因素

 

1）軸承的剛度太低，會(huì)造成第一臨界轉(zhuǎn)速降低，引起振動(dòng)；

 

2）軸承耐磨性差，固定不好，軸瓦間隙過(guò)大，也容易造成振動(dòng)；

 

3）推力軸承和其他的滾動(dòng)軸承的磨損，則會(huì)使軸的縱向竄動(dòng)振動(dòng)以及彎曲振動(dòng)同時(shí)加??；

 

4）潤(rùn)滑油選型不當(dāng)、變質(zhì)、雜質(zhì)含量超標(biāo)及潤(rùn)滑管道不暢導(dǎo)致的潤(rùn)滑故障，都會(huì)造成軸承工況惡化，引發(fā)振動(dòng)；

 

5）電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承油膜的自激也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

 

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(jī)的對(duì)中性破壞；

 

2）管道在安裝過(guò)程中較勁太大，進(jìn)出口管路與泵連接時(shí)內(nèi)應(yīng)力大；

 

3）進(jìn)、出口管線松動(dòng)，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(mén)掉板，或沒(méi)有開(kāi)啟；

 

7）進(jìn)水口有進(jìn)氣，流場(chǎng)不均，壓力波動(dòng)。

 

這些都會(huì)直接或者間接地導(dǎo)致泵和管路的振動(dòng)。

 

09 零部件間的配合因素

 

1）電機(jī)軸和泵軸同心度超差；

 

2）電機(jī)和傳動(dòng)軸的連接處使用了聯(lián)軸器，聯(lián)軸器同心度超差；

 

3）動(dòng)、靜零部件之間（如葉輪毅和口環(huán)之間）的設(shè)計(jì)間隙的磨損變大；

 

4）中間軸承支架與泵筒體間隙超標(biāo)；

 

5）密封圈間隙不合適，造成不平衡；

 

6）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(huì)發(fā)生這種情況。

 

這些不利因素都能引起振動(dòng)。

 

10 水泵自身因素

 

1）葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生非對(duì)稱壓力場(chǎng)；

 

2）吸水池和進(jìn)水管渦流；

 

3）葉輪內(nèi)部以及渦殼、導(dǎo)流葉片漩渦的發(fā)生及消失；

 

4）閥門(mén)半開(kāi)造成漩渦；

 

5）由于葉輪葉片數(shù)有限而導(dǎo)致的出口壓力分布不均；

 

6）葉輪內(nèi)的脫流；

 

7）喘振；

 

8）流道內(nèi)的脈動(dòng)壓力；

 

9）汽蝕；

 

10）水在泵體中流動(dòng)，對(duì)泵體會(huì)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(dòng)；

 

11）輸送高溫水的鍋爐給水泵易發(fā)生汽蝕振動(dòng)；

 

12）泵體內(nèi)壓力脈動(dòng)，主要是泵葉輪密封環(huán)，泵體密封環(huán)的間隙過(guò)大，造成泵體內(nèi)泄漏損失大，回流嚴(yán)重，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)子軸向力的不平衡和壓力脈動(dòng)，會(huì)增強(qiáng)振動(dòng)；

 

13）對(duì)于輸送熱水的泵，如果啟動(dòng)前泵的預(yù)熱不均，或者水泵滑動(dòng)銷軸系統(tǒng)的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會(huì)誘發(fā)啟動(dòng)階段的劇烈振動(dòng)；

 

14）泵體來(lái)自熱膨脹等方面的內(nèi)應(yīng)力不能釋放，則會(huì)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(shí)，就發(fā)生共振。