水泵振動原因及對策.doc

1、水泵振動原因及對策一、 水泵振動的原因 引起水泵振動的原因很多，也很復(fù)雜，大致可分為三種情況：1.1 機械原因引起的振動1.1.1水泵葉輪或電動機轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均 水泵葉輪或電動機轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，葉輪葉片的厚薄不勻，或者葉輪前后板有局部地方厚薄不一致。這種葉輪旋轉(zhuǎn)起來就會對整個泵體產(chǎn)生周期性激振力，使泵體產(chǎn)生強迫振動 此外 這種葉輪旋轉(zhuǎn)起來會前后晃動，使水泵軸承受到側(cè)向力，加速了軸承的磨損。1.1.2水泵軸與電機軸不在一條直線上 如果水泵軸與電機軸不同心 接合面不平行度達不到要求（機械加工精度差或安裝不合要求）就會使聯(lián)軸器間隙隨軸旋轉(zhuǎn)而忽大忽小，因而發(fā)生和質(zhì)量不平衡一樣的周期性強迫振動，其頻

2、率和轉(zhuǎn)速成倍數(shù)關(guān)系，振幅隨泵軸與電動機偏心距大小而定。1.1.3聯(lián)軸器螺栓間距不良 聯(lián)軸器螺栓間距精度誤差造成只有一部分螺栓傳遞扭矩，這部分螺栓受力大，因而產(chǎn)生不平衡的力作用在軸上，與上述兩種情況一樣產(chǎn)生周期性強迫振動。其頻率與轉(zhuǎn)速成倍數(shù)關(guān)系，若法蘭形聯(lián)軸器橡皮圈配合不均勻也會產(chǎn)生性質(zhì)完全相同的振動。1.1.4軸的臨界轉(zhuǎn)速 當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近泵轉(zhuǎn)子的固有振動頻率時，泵就會猛烈地振動起來，轉(zhuǎn)速高于或低于這一轉(zhuǎn)速時，泵就能平穩(wěn)地工作，通常把泵發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速nc。泵的臨界轉(zhuǎn)速有好幾個，這些轉(zhuǎn)速由低到高分為第一臨界轉(zhuǎn)速nc1、第二臨界轉(zhuǎn)速nc2等等。泵的工作轉(zhuǎn)速不能與臨界轉(zhuǎn)速相重合

3、、相接近或成倍數(shù)，否則將發(fā)生共振而使泵遭到破。 泵的工作轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸為剛性軸，高于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸為柔性軸，過去許多泵采用剛性軸，現(xiàn)在隨著泵的尺寸的增加或采用多級泵，泵的工作轉(zhuǎn)速經(jīng)常高于第一臨界轉(zhuǎn)速nc1,一般柔性軸工作轉(zhuǎn)速必須滿足1.3nc1n0.7nc2的關(guān)系。1.1.5由摩擦引起的振動 由于某種原因泵軸彎曲時，轉(zhuǎn)動部分與襯套或軸瓦接觸，接觸點的摩擦力對軸有阻礙作用，作用方向與軸旋轉(zhuǎn)方向相反，有時使軸偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動。1.1.6水泵基礎(chǔ)松動或地腳螺栓松動 如果水泵基礎(chǔ)混凝土底座打得不夠結(jié)實，水泵或電動機地腳螺栓安裝不牢固，則當(dāng)水泵的固有頻率與某些不平衡力或電磁力等激振力頻率相重合

4、時，就有可能產(chǎn)生共振。1.2 水力原因引起的振動1.2.1脈動壓力引起的振動 在水泵葉輪進、出口邊壁上裝上壓力傳感器，見1圖所示，可以測量出在水流中存在著脈動壓力，見圖2。在額定電流時，脈動壓力較小，偏離額定電流時脈動壓力加大。尤其在水泵小流量時，脈動壓力振幅特別大 大約占當(dāng)時水泵揚程的30%左右。 靠近葉輪部分或在葉輪進、出口邊壁上的脈動壓力就象許多小鐵錘以一定的頻率敲打水泵，一旦脈動壓力頻率與水泵裝置的某些部件（包括進、出水管）的固有頻率相接近或重合時，就會引起共振。1.2.2漩渦及脫流引起的振動 當(dāng)水泵在偏離最高頻率區(qū)運行時，水流繞流葉片，在葉片的正面和背面產(chǎn)生漩渦和脫流，使水泵產(chǎn)生振動

5、。1.2.3汽蝕引起振動 當(dāng)水泵安裝高程過高，水在葉輪進口部分的低壓區(qū)發(fā)生汽化形成氣泡進入葉輪高壓區(qū)后，氣泡突然破滅，形成很大的沖擊力，引起水泵振動，同時發(fā)出噪聲。1.2.4喘振現(xiàn)象引起振動 當(dāng)揚程曲線有駝峰，水泵在小流量區(qū)運行，同時在排出管路中有水槽或在有空氣積存處的后面（下游側(cè)）時，就有發(fā)生喘振的危險側(cè)。 一般來講，高壓泵尤其是鍋爐給水泵，由于抽送管路系統(tǒng)中容易形成氣體，因而容易發(fā)生喘振。熱水喘振頻率較低，若此頻率與輸水管路固有頻率重合，則將引起管路的共振1.2.5吸水池的渦流引起振動 泵的進水管垂直地淹沒在吸水池內(nèi)，由于水面以下部分的流動，在吸水池內(nèi)出現(xiàn)漩渦，這種漩渦稱為卡門渦，卡門渦的

6、振動頻率為：f = Kv /D。式中K系數(shù)，對于圓管K=0.202；v 流速（m/s）D淹沒于水下的管徑（m）1.2.6水流撞擊隔舌或?qū)~前緣引起振動 當(dāng)葉輪出口距離泵蝸殼隔舌或?qū)~前緣太近時，每當(dāng)葉輪葉片通過蝸殼隔舌部分或者導(dǎo)葉前緣附近時，就會產(chǎn)生壓力脈動，因而引起振動，同時發(fā)出噪聲其振動的頻率為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速或其倍數(shù)。1.3電磁力引起的振動1.3.1磁場不平衡引起振動 在水泵運行中，當(dāng)電動機突然一相不平衡時，定子受到變化的電磁力的作用而振動。此時電動機還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動，其它兩相電流增大，電動機發(fā)出嗡嗡聲，其振動頻率為轉(zhuǎn)速乘以極數(shù)，如果這種振動與定子機架固有頻率相同，則會產(chǎn)生強烈的振動。另外

7、由于電源電壓不穩(wěn)轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)偏心和氣隙不均勻時都會發(fā)生由于磁場不平衡而引起的振動。1.3.2鼠籠式電動機轉(zhuǎn)子籠條斷裂引起振動 在鼠籠式電動機轉(zhuǎn)子的籠條或端環(huán)斷裂時，如果斷裂的條數(shù)超過整個條數(shù)的1/7，電動機會發(fā)出嗡嗡機身會劇烈振動，此時若加上負(fù)荷，電動機轉(zhuǎn)速聲會降低，轉(zhuǎn)子發(fā)熱，斷裂處可能產(chǎn)生火花，電動機已甚至?xí)蝗煌Ｏ聛聿荒馨踩\行。1.3.3電動機鐵芯硅鋼片過松而引起振動 電動機鐵芯硅鋼片疊合過松會引起電動機振動，同時產(chǎn)生噪聲。二、預(yù)防水泵振動的措施 要防止水泵振動，應(yīng)從機械、水力及電氣三方面入手。2.1機械方面2.1.1應(yīng)認(rèn)真地檢查水泵與電動機制造的質(zhì)量。水泵葉輪及電動機轉(zhuǎn)子都要作靜平衡試

8、驗，其靜平衡度應(yīng)在允許偏差內(nèi)。水泵葉輪的靜平衡允許偏差值近似地為葉輪外徑乘以g/mm，如果葉輪直徑為200mm,允許偏差值為5g左右。2.1.2水泵和電動機的軸承質(zhì)量要好，不能有磨損，同時要有良好的潤滑，并保證安裝質(zhì)量。2.1.3泵軸和電動機要保證同心。聯(lián)軸器間的間隙值可隨使用的聯(lián)軸器的尺寸和型式而變化，但此間隙必須均勻，可允許電動機軸能自由地在軸承間隙的極限范圍內(nèi)作軸向移動。2.1.4要保證水泵軸和電動機軸的平直及制造質(zhì)量2.1.5水泵安裝時 應(yīng)將水泵的基礎(chǔ)混凝土打好，并固定牢固地腳螺栓。2.2水力方面2.2.1根據(jù)泵站所需要的流量及揚程選用水泵，使水泵經(jīng)常在額定工況下運行，盡量使泵不在遠(yuǎn)離

9、設(shè)計點的工況下運行，特別是不在小流量區(qū)內(nèi)工作。2.2.2要仔細(xì)地設(shè)計和制造水泵葉輪，使葉輪內(nèi)盡量少發(fā)生汽蝕和脫流。2.2.3要將水泵的安裝高程適當(dāng)放低一些，這樣有利于避免汽蝕和發(fā)生振動。2.2.4水泵葉輪出口與蝸殼隔舌或?qū)~前緣距離不能太近，當(dāng)然距離也不能太大。試驗表明，隔舌進口邊緣距葉輪中心的距離與葉輪外圓半徑之比約在1.1左右時脈動壓力最小。有時為了減小這個地方的脈動壓力把葉輪葉片出口邊作成傾斜的，使從葉輪流出來的水流在到達隔舌之前有更大的緩沖空間，一般把葉片出口邊緣傾角做成20左右。2.2.5吸水管路直徑應(yīng)比泵入口直徑大一個尺寸等級，這樣使得水流在泵入口處有一定的收縮，使流速同時還應(yīng)當(dāng)在泵入口前有一段直管，直分布比較均勻管長度不小于管路直徑的10倍。2.2.6應(yīng)保證在吸水管或壓水管中沒有空氣積存處。吸水管的任何部分都不能高過水泵的進口，吸水管的橫管應(yīng)該水平或稍向吸水池側(cè)傾斜。2.2.7雙吸離心泵葉輪葉片應(yīng)交錯布置，雙吸離心泵葉輪葉片布置見圖3試驗表明，這樣可以減小葉輪出口的脈