油液监测与振动监测知识：引发泵振动的原因

油液监测与振动监测知识：引发泵振动的原因

 

振动是评价水泵机组运行可靠性的一个重要指标。引起泵振动的原因是多方面的。泵的转轴一般与驱动电机轴直接相连，使得泵的动态性能和电机的动态性能相互干涉；高速旋转部件多，动、静平衡不能满足要求；与流体作用的部件受水流状况影响较大；流体运动本身的复杂性，也是限制泵动态性能稳定性的一个因素。今天我们对引起泵振动原因进行一个全面的分析。

 

 

01 电机因素

 

 

1）电机结构件松动，轴承定位装置松动，铁芯硅钢片过松，轴承因磨损而导致支撑刚度下降，会引起振动；

 

2）质量偏心，转子弯曲或质量分布问题导致的转子质量分布不均，造成静、动平衡量超标川；

 

3）鼠笼式电动机转子的鼠笼笼条有断裂，造成转子所受的磁场力和转子的旋转惯性力不平衡而引起振动；

 

4）电机缺相，各相电源不平衡等原因也能引起振动；

 

5）电机定子绕组，由于安装工序操作质量问题，造成各相绕组之间的电阻不平衡，因而导致产生的磁场不均匀，产生了不平衡的电磁力，这种电磁力成为激振力也会引发振动。

 

 

02 基础及泵支架因素

 

 

1）驱动装置架与基础之间采用的接触固定形式不好，基础和电机系统吸收、传递、隔离振动能力差，导致基础和电机的振动都超标；

 

2）水泵基础松动，或者水泵机组在安装过程中形成弹性基础，或者由于油浸水泡造成基础刚度减弱，水泵就会产生与振动相位差1800的另一个临界转速，从而使水泵振动频率增加，如果增加的频率与某一外在因素频率接近或相等，就会使水泵的振幅加大；

 

3）基础地脚螺栓松动，导致约束刚度降低，会使电机的振动加剧。

 

03 联轴器因素

 

1）联轴器连接螺栓的周向间距不良，对称性被破坏；

 

2）联轴器加长节偏心，产生偏心力；

 

3）联轴器锥面度超差；

 

4）联轴器静平衡或动平衡不好；

 

5）弹性销和联轴器的配合过紧，使弹性柱销失去弹性调节功能造成联轴器不能很好地对中；

 

6）联轴器与轴的配合间隙太大；

 

7）联轴器胶圈的机械磨损导致的联轴器胶圈配合性能下降；

 

8）联轴器上使用的传动螺栓质量互相不等。

 

以上都会引发振动。

 

04 叶轮因素

 

 

1）叶轮质量偏心。叶轮制造过程中质量控制不好，比如，铸造质量、加工精度不合格，或者输送的液体带有腐蚀性，叶轮流道受到冲刷腐蚀，导致叶轮产生偏心；

 

2）叶轮的叶片数、出口角、包角、喉部隔舌与叶轮出口边的径向距离不合适；

 

3）使用中叶轮口环与泵体口环之间、级间衬套与隔板衬套之间，由最初的碰摩，逐渐变成机械摩擦磨损，这些将会加剧泵的振动。

 

05 传动轴及其辅助件因素

 

 

1）轴很长的泵易发生轴刚度不足，挠度太大，轴系直线度差的情况，造成动件（传动轴）与静件（滑动轴承或口环）之间碰摩，形成振动；

 

2）泵轴太长，受水池中流动水冲击的影响较大，使泵水下部分的振动加大；

 

3）轴端的平衡盘间隙过大，或者轴向的工作窜动量调整不当，会造成轴低频窜动，导致轴瓦振动；

 

4）旋转轴的偏心，会导致轴的弯曲振动。

 

06 泵的选型和变工况运行因素

 

每台泵都有自己的额定工况点，实际的运行工况与设计工况是否符合，对泵的动力学稳定性有重要的影响。

 

1）水泵在设计工况下运行比较稳定，但在变工况下运行时，由于叶轮中产生径向力的作用，振动有所加大；

 

2）单泵选型不当，或是两种型号不匹配的泵并联，也会造成泵的振动。

 

07 轴承及润滑因素

 

1）轴承的刚度太低，会造成第一临界转速降低，引起振动；

 

2）轴承耐磨性差，固定不好，轴瓦间隙过大，也容易造成振动；

 

3）推力轴承和其他的滚动轴承的磨损，则会使轴的纵向窜动振动以及弯曲振动同时加剧；

 

4）润滑油选型不当、变质、杂质含量超标及润滑管道不畅导致的润滑故障，都会造成轴承工况恶化，引发振动；

 

5）电动机滑动轴承油膜的自激也会产生振动。

 

08 管道及其安装固定因素

 

1）泵的出口管道支架刚度不够，变形太大，造成管道下压在泵体上，使得泵体和电机的对中性破坏；

 

2）管道在安装过程中较劲太大，进出口管路与泵连接时内应力大；

 

3）进、出口管线松动，约束刚度下降甚至失效；

 

4）出口流道部分全部断裂，碎片卡人叶轮；

 

5）管路不畅，如出水口有气囊；

 

6）出水阀门掉板，或没有开启；

 

7）进水口有进气，流场不均，压力波动。

 

这些都会直接或者间接地导致泵和管路的振动。

 

09 零部件间的配合因素

 

1）电机轴和泵轴同心度超差；

 

2）电机和传动轴的连接处使用了联轴器，联轴器同心度超差；

 

3）动、静零部件之间（如叶轮毅和口环之间）的设计间隙的磨损变大；

 

4）中间轴承支架与泵筒体间隙超标；

 

5）密封圈间隙不合适，造成不平衡；

 

6）密封环周围的间隙不均匀，比如口环未人槽或者隔板未人槽，就会发生这种情况。

 

这些不利因素都能引起振动。

 

10 水泵自身因素

 

1）叶轮旋转时产生非对称压力场；

 

2）吸水池和进水管涡流；

 

3）叶轮内部以及涡壳、导流叶片漩涡的发生及消失；

 

4）阀门半开造成漩涡；

 

5）由于叶轮叶片数有限而导致的出口压力分布不均；

 

6）叶轮内的脱流；

 

7）喘振；

 

8）流道内的脉动压力；

 

9）汽蚀；

 

10）水在泵体中流动，对泵体会有摩擦和冲击，比如水流撞击隔舌和导流叶片的前缘，造成振动；

 

11）输送高温水的锅炉给水泵易发生汽蚀振动；

 

12）泵体内压力脉动，主要是泵叶轮密封环，泵体密封环的间隙过大，造成泵体内泄漏损失大，回流严重，进而造成转子轴向力的不平衡和压力脉动，会增强振动；

 

13）对于输送热水的泵，如果启动前泵的预热不均，或者水泵滑动销轴系统的工作不正常，造成泵组的热膨胀，会诱发启动阶段的剧烈振动；

 

14）泵体来自热膨胀等方面的内应力不能释放，则会引起转轴支撑系统刚度的变化，当变化后的刚度与系统角频率成整倍数关系时，就发生共振。