洪久安+鄭章亮

【摘 要】 水泵在運行過程中，由于各種原因引起振動，嚴重影響泵的安全運轉(zhuǎn)，甚至還會造成設(shè)備的損壞，但其振動原因很復(fù)雜，特別是當前機組容量日趨大型化，水泵的振動問題尤為突出和重要，本文對這些故障的原因和處理措施提出一些建議和方法。

【關(guān)鍵詞】 水泵振動 ?出現(xiàn)問題 ?預(yù)防措施

1 前言

電廠中運行的轉(zhuǎn)動設(shè)備存在機械振動，它是物體或設(shè)備的某種狀態(tài)隨時間往復(fù)變化的一種物理現(xiàn)象。振動狀態(tài)是設(shè)備設(shè)計制造，安裝檢修和運行維護的綜合反映。振動水平是衡量機械設(shè)備能否持續(xù)可靠運行的重要指標。水泵的振動原因十分復(fù)雜，但大致可以分為水力振動和機械振動。

2 水力振動

水力振動主要是由泵內(nèi)或管路系統(tǒng)中水的流動不正常引起的。產(chǎn)生水力振動的原因主要有水力沖擊，壓力脈動及汽蝕引起的。

2.1 水力沖擊引起的振動

水流由葉輪葉片的外端經(jīng)過導(dǎo)葉或蝸殼舌頭部附近時，就會產(chǎn)生水力沖擊，且沖擊的程度隨水泵轉(zhuǎn)速和尺寸的加大而增高。當這一水力脈沖傳至管路系統(tǒng)及基礎(chǔ)上，就會產(chǎn)生噪音和振動;若這個水力脈沖的頻率和泵軸、管路系統(tǒng)或基礎(chǔ)的固有頻率相近，將會產(chǎn)生更為嚴重的共振。水力沖擊引起的振動的頻率，是葉片數(shù)和泵軸轉(zhuǎn)速的乘積或其倍數(shù)。

防止水力沖擊而引起的振動的方法有：（1）適當?shù)脑龃笕~輪外直徑與導(dǎo)葉或泵殼舌部內(nèi)直徑的距離，即放大葉輪出水口的間隙。 ? （2）變更流道的線型以緩和沖擊。（3）總裝時，應(yīng)將各級葉輪的葉片出口按一定的節(jié)距錯開，同時導(dǎo)葉片的組裝位置方位不要互相重疊，而是按一定順序錯落布置，這些措施將會減輕水力脈沖。

改變管路系統(tǒng)的共振頻率不能減小泵的水力沖擊，只有在水泵的水力設(shè)計上想辦法降低葉片脈動的強度才能根本解決問題。

2.2 壓力脈動引起的振動

高壓給水泵有設(shè)計規(guī)定的允許最小流量，若低于此流量運行，則會導(dǎo)致葉輪的流動惡化，甚至在葉輪的進出口處產(chǎn)生內(nèi)部回流，形成局部的渦流區(qū)和負壓并沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。由此引起的壓力脈動使泵的壓力高低不定，流量時大時小，并且會引起壓水管路的劇烈振動和類似喘氣的聲響（即“喘振”現(xiàn)象）。我們把上述這種現(xiàn)象稱為“旋轉(zhuǎn)失速”，其振動的頻率在0.1～10Hz的范圍。

壓力脈動產(chǎn)生必須同時具備下列三個條件：（1）qv-H性能曲線出現(xiàn)駝峰部分，且恰好在泵的運轉(zhuǎn)范圍之內(nèi)。對高壓給水泵，且在曲線qv-H的關(guān)死點附近易于形成向右上方傾斜的部分。（2）泵的出水管路中有積存空氣的部位。（3）調(diào)節(jié)閥等節(jié)水裝置位于上述可積存空氣的部位之后。

根據(jù)前述幾個條件，防止水泵發(fā)生壓力脈動的主要方法有：（1）改善水泵的設(shè)計，如適當?shù)臏p小葉片出口角。（2）布置管路時不要有起伏并保持一定的斜度以免壓出管內(nèi)積存空氣。另外盡量把調(diào)節(jié)閥，流量計等節(jié)流裝置放在靠近泵的出口處安裝，以確保泵和這些節(jié)流裝置疊加后的qv-H曲線沒有向上傾斜的部分，從而減少產(chǎn)生壓力脈動的危險。（3）裝設(shè)再循環(huán)管來改善泵在低負荷工況下的運行，使泵內(nèi)的流量始終不低于泵的qv-H曲線中向上傾斜部分的流量。（4）在運行中負荷減小時，若幾臺泵并聯(lián)運行，則應(yīng)盡量提前停掉富裕的水泵，保證其余的泵在正常情況下運轉(zhuǎn)。

2.3 汽蝕引起振動

高壓給水泵的汽蝕主要在大流量時發(fā)生，當泵入口壓力低于相應(yīng)水溫的汽化壓力時，就會發(fā)生汽蝕，并引起泵的劇烈振動和發(fā)出噪聲。

由汽蝕引起的振動的頻率約為600～25000Hz，在設(shè)計和運行中可以采取下列措施防止：

（1）除氧器水箱的容量應(yīng)滿足給水泵急劇增減負荷時的需求。除氧器水箱與給水泵的標高差應(yīng)適當?shù)卦龃?，以確保泵入口有足夠的壓差。（2）水泵的吸入管路應(yīng)盡可能的縮短，以減少吸入管的阻力損失，并且避免有較長的，水平的吸入管段。（3）運行中的負荷變化應(yīng)盡量平緩，一旦發(fā)生汽蝕，應(yīng)適當?shù)販p小流量或降低轉(zhuǎn)速。

3 機械振動

機械振動是由于各種機械原因而引起的振動，主要原因有：

（1）回轉(zhuǎn)部件不平衡引起的振動。（2）中心不正引起的振動。如果水泵與原動機聯(lián)軸器中心不正或端面平行度不好，就會因水泵與原動機的結(jié)合狀態(tài)不平衡而產(chǎn)生強制性振動。通過單獨試轉(zhuǎn)原動機而不振動，這時就可能是聯(lián)軸器中心不正。造成中心不正的原因有：1）水泵在安裝或檢修后找中心不正，試轉(zhuǎn)時就會產(chǎn)生振動。這種情況應(yīng)重新找正。2）暖泵不充分而造成水泵因溫差引起變形，使中心不正。選擇適當?shù)呐孟到y(tǒng)和方式增強暖泵的效果。3）水泵的進出口管路重量若由泵來承受，當其重量過大，就會使泵軸中心錯位，這樣泵啟動時就開始振動。所以在設(shè)計和布置管路時，應(yīng)盡量減少作用于泵體上的載荷及力矩。4）軸承磨損也會使中心不正，此時振動是逐漸增大的，必須要盡早修復(fù)或更換。5）聯(lián)軸器的螺栓配合狀態(tài)不良或齒形聯(lián)軸器的齒輪嚙合狀態(tài)不佳，都會影響中心的對正而使振動逐漸增大。（3）聯(lián)軸器螺栓加工精度不高引起的振動。在這種情形下，只有部分螺栓承擔全部的扭矩，從而使原本沒有的不平衡力傳至泵軸上引起振動。此時振動的頻率等于轉(zhuǎn)速，振幅則隨負荷的增加而變大。（4）動，靜部件摩擦引起的振動。如果由于熱應(yīng)力而使泵體變形過大、泵軸彎曲，或是其他原因使泵內(nèi)動、靜部件接觸，則接觸點的摩擦力作用于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)的方向上，迫使轉(zhuǎn)子劇烈地振擺旋轉(zhuǎn)。這是一種自激振蕩，與轉(zhuǎn)速無直接關(guān)系，其頻率等于轉(zhuǎn)子的臨界速度。（5）泵軸的臨界轉(zhuǎn)速引起的振動。如果水泵的工作轉(zhuǎn)速接近其臨界轉(zhuǎn)速，就會產(chǎn)生共振。所以在設(shè)計時，需將泵的工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速錯開，留有一定的安全距離。（6）油膜振蕩引起的振動。這是滑動軸承上因油膜的作用而發(fā)生一種自激振蕩，其頻率等于轉(zhuǎn)子的一半轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。（7）平衡盤設(shè)計不良引起的振動。由于平衡盤設(shè)計的穩(wěn)定性差，在運行工況改變時就會產(chǎn)生左右的晃度，造成泵軸有規(guī)則的振動和動、靜盤的磨損。（8）基礎(chǔ)及泵座不良引起的振動。由于基礎(chǔ)的下沉使轉(zhuǎn)子中心改變，將引起泵的振動，若基礎(chǔ)的固有頻率不大且恰與泵的轉(zhuǎn)速一致，就會產(chǎn)生共振。另外，泵座本身的剛性不好，則其抗振性差也易于引起振動。

4 結(jié)語

水泵是電站和給排水工程關(guān)鍵而重要的設(shè)備，振動直接影響到其使用壽命和運行的安全性。降低水泵振動除了在設(shè)計，安裝和運行中采取措施外，還應(yīng)加強日常管理，定期檢修，排除隱患。endprint