长轴液下泵的振动原因及解决

长轴液下泵的振动原因及解决
 

赵曼，李晓明
（海工英派尔工程有限公司，山东青岛266061）
[摘  要]对长轴液下泵振动的原因进行了深入分析，结合施工管理及设备运行维护实践，解决了长轴液下振动的故障，实现了设备长周期安全运行。
 
[关键词]长轴液下泵；振动；分析；原因
 

长轴液下泵做为一种定型产品，因具有耐用、维护方便等特点，在石化、医药等领域中有着广泛应用。但由于安装及制造中的偏差，常造成机泵各种故障，尤以振动问题*为突出。机泵在运行中发生振动的危害性*。振动严重超标，不仅造成噪声大，重要的是使零件被损坏，导致设备破坏甚至造成装置停产，经济损失较大。
1、液下泵基本参数
某炼厂水池采用2台长轴液下泵供水，在试运行中发现这2台泵振动强烈，测得的振动速度为21mm/s。由JB/T8097-1999《泵的振动测量与评价方法》可知，该液下泵的振动速度应为7.1mm/s以下，现场测得的振动值严重超标。
泵组的技术参数如下：
额定流量：50m³/h；扬程：32m；
出口压力：0.32Mpa；电机功率：11kw；转速：2950r/min；
输送介质：含油污水。
长轴液下泵的泵轴由4段短轴组成，轴段与轴段之间采用夹壳联轴器半分环的连接方式。在轴段的两端各有轴承支撑，其中在与泵体相连接轴段的一端为1套滑动轴承，其余为滚动轴承。第
1~3段轴的轴长相同，每段轴长约为1.1m，而与泵体连接的第4段轴轴长约为1.4m，见图1~2。


图1液下泵电机及连带轴段

2、振动原因分析及控制措施
鉴于该类型液下泵为长期定型产品，因此可以基本排除设计方面的原因。结合以往使用中的实践，产生振动的原因主要由安装和制造两方面的原因导致。
2.1安装质量分析及控制由于安装质量原因导致机泵振动的概率非常高，因此先从安装质量进行分析。


图2液下泵泵体及连带轴段
（1）液下泵安装时基础板未找平找正。如果安装时未进行基础的找平工作，安装板与基础接触将出现间隙，接触不完善，造成泵运转过程中出现振动现象。控制措施为：基础板找正找平，用垫铁选好着力点，设置于基础螺栓附近至少应有一组垫铁，但*好对称布置，在接缝处两侧也应各垫一组垫铁。
（2）叶轮流道内存有夹杂物。吸入口吸入杂质，会堵塞一部分流道，叶轮与蜗壳的摩擦损失加大。在此情况下，电机输出扭矩增大，导致电机电流增大，从而使振动加剧。控制措施为：在吸入端增加过滤装置，防止杂物进入，并定期进行清理。
（3）管道配置不合理产生应力变形。控制措施为：泵的进口管段应避免弯曲和积存空气，避免管道应力对泵产生影响。管道配置时应尽可能避免管道应力、变形应力和管道阀门的重量作用到泵体上。
2.2、制造质量分析与控制
液下泵的制造质量出现问题，同样会导致振动发生。从制造的源头上控制泵的质量，可以很好地控制泵的振动问题。特别是旋转部件的制造精度及动、静平衡试验。在静平衡中，转子的质量重心要尽量精确地放到靠近泵轴的旋转轴心上，从而消除离心合力。动平衡在动平衡机上进行，它使泵转子的旋转轴成为一根惯性主轴，使离心合力矩降低到可以接受的范围内。
（1）同轴度失调引起振动。同轴度包括泵的所有回转部件，如泵轴、轴承座、联轴器及轴承精度等，这些都需要机加工的精度来保证。控制措施为：制造的回转部件的同轴度应达到标准规定的要求。
（2）叶轮及泵轴精度不够引起振动。泵轴表面粗糙度不合要求，尤其是密封和轴封部位，叶轮的过流面粗糙度不符合要求，材质分布不均等都将引起振动。控制措施为：制造叶轮和泵轴的精度应符合标准的要求，泵轴的表面粗糙度（尤其是密封和轴封部位）、轴的热处理质量及叶轮的过流面粗糙度等，都应符合标准，不能存在热裂、气孔、砂眼及其它缺陷。
另外从增大轴径，缩小支撑之间跨距或者增加支撑，控制滑动轴承与轴套之间的径向间隙，可在一定范围内降低泵的振动。
3、液下泵振动故障处理
从以上分析中，可看出：振动产生的原因集中在安装及制造环节，为此从这两方面着手进行处理。
3.1、安装质量方面的处理
在确定轴承密封室已加注润滑油后，初步怀疑是由安装质量引起的振动。因为安装质量出现问题导致的泵体振动是*常见也是较容易解决的。
（1）基础板未找平引起振动。对基础板重新进行找平加固，但效果仍不理想，振动依然强烈。
（2）由于垂直度引起振动。如果垂直度出现问题，那么在泵运转时，只要泵体有较小的振动，振动通过长轴传递到操作平台处，振动将被放大。处理方法：在安装板下加垫一圈橡胶并用螺栓紧固，此时的泵相当于悬空状态，如果仍振动，可以基本排除安装质量问题。经试运转，振动依然强烈，没有得到减轻。此时基本排除由于安装板未找平或轴的垂直度问题。
（3）吸入口是否存在杂质。在随后的拆检中，发现吸入口处及叶轮与蜗壳之间确有塑料袋等杂物存在，将杂物清理干净重新装配后再次试运行，振感仍强烈，但稍有减轻。可以判断存在过流因素的影响，但并不是引起振动的主要原因。
3.2、制造质量方面的处理
在安装质量方面没有找到原因的情况下，开始考虑制造质量引起的问题，尤其是不平衡问题。之后采用实验手段进行验证。将电机分别与第1~4段轴进行连接试运行，其结果显示只有在将泵体及所连带的第4段轴安装运行时，才有明显的振动现象。可以肯定振动的主要根源出在泵体及所连带的这段轴上。振动主要来自转子部分（轴、叶轮、锁紧帽等转动件），因此如果进行机械平衡试验，效果将会大有改观。由制造厂征求反馈的平衡试验信息得知，与泵体相连的第4段轴跳动异常。
检查发现，由于同类型的液下泵与泵体相连接的每段轴轴长约为1.1m，而第4段的轴长为1.4m，加工过程中形位公差使用错误，导致形位公差与要求不符，导致振动发生。随后更换1根符合要求的轴重新装配，现场试运转测得振动速度为7.1mm/s，符合立式泵的有关规定。重新组装并进行运转，运行状态良好。
4、结语
通过以上分析及处理，2台液下泵振动问题得以解决，实现了装置的平稳、长周期运行。
做为一种定型产品，液下泵的振动问题，*多的出现在安装质量上，而制造中的质量问题常常被忽视。这为故障的正确处理带来了困难，不仅浪费大量的时间与人力，还为装置的运行埋下隐患。本类问题希望能引起制造厂商的注意，在设备出厂时认真做好相关的检验与试验（如水压试验、机械运转、性能试验、NPSH试验等），在源头把好质量关。
 
作者简介：赵曼（1984—），男，河北保定人，学士，助理工程师，主要从事工程总承包管理工作。

◆参考文献
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[4]刘红云，卢捍卫.离心泵振动原因分析及解决方案[N].炼油技术与工程，2009，（6）20-24.

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[9]API6108th，石油、重化学工业和天然气工业用的离心泵[S].
收稿日期：2011-02-28；修回日期：2011-04-15