水泵振动的消除方法

從水泵的水力、機械結構設計,到泵的安裝、運行、維護等方面幾提出了減輕泵振動(dòng)的措施。保證泵零部件結構尺寸、精度與泵的無(wú)過(guò)載性能等水力特性相適應;保證泵的實(shí)際運行工況點(diǎn)與泵的設計工況點(diǎn)吻合;保證加工精度與設計精度的一致性;保證零部件安裝質(zhì)量與其運行要求的一致性;保證檢修質(zhì)量與零部件磨損規律的一致性,可以減輕泵的振動(dòng)。
  消除水泵振動(dòng)的方法
    從設計制造環(huán)節消除振動(dòng)
    1.機械結構設計方面注意的問(wèn)題
    1)軸的設計。增加傳動(dòng)軸支撐軸承的數目,減小支撐間距,在適當范圍內減小軸長(cháng),適當加大軸的直徑,增加軸的剛度;當泵軸轉速逐漸增加并接近或整數倍于泵轉子的固有振動(dòng)頻率時(shí),泵就會(huì )猛烈振動(dòng)起來(lái),所以在設計時(shí),應使傳動(dòng)軸的固有頻率避開(kāi)電機轉子角頻率;提高軸的制造質(zhì)量,防止質(zhì)量偏心和過(guò)大的形位公差。
    2)滑動(dòng)軸承的選擇。采用無(wú)須潤滑的滑動(dòng)軸承;在液態(tài)烴等化工泵中,滑動(dòng)軸承材料應采用具有良好自潤滑性能的材料,比如聚四氟乙烯;在深井熱水泵中,導流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì),并合理設計其結構,使滑動(dòng)軸承的固定可靠;葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩擦因數小的摩擦副,比如M20lK石墨材料一鋼;限制最高轉速;提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。
    3)使用應力釋放系統。對于輸送熱水的泵,設計時(shí),應使由泵體變形而引起的連接件之間的結構應力得以釋放,比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套,避免泵體直接和剛度很大的基礎接觸。
    2.水泵的水力設計注意事項
    1)合理地設計水泵葉輪及流道,使葉輪內少發(fā)生汽蝕和脫流;合理選擇葉片數、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數等參數,消除揚程曲線(xiàn)駝峰;泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離,有資料認為該值為葉輪外徑的十分之一時(shí),脈動(dòng)壓力最小;把葉片的出口邊緣做出傾角(比如做成20。左右),來(lái)減小沖擊;保證葉輪與蝸殼之間的間隙;提高泵的工作效率。同時(shí),對泵的出水流道等相關(guān)流道進(jìn)行優(yōu)化設計,減少水力損失引起的振動(dòng)。合理設計各種泵的進(jìn)水段處的吸入室,以及壓縮級的機械結構,減少壓力脈沖,可以保證流場(chǎng)穩定,提高泵的工作效率,減小能量損失,也可以提高泵的振動(dòng)動(dòng)態(tài)性能的穩定性。
    2)汽蝕振動(dòng)是泵振動(dòng)的很重要的一部分。當泵的人口壓力低于相應水溫下的和壓力時(shí),會(huì )發(fā)生伴隨劇烈振動(dòng)的汽蝕。減小汽蝕的措施包括:確定水泵的安裝高度時(shí),使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量;適當加大進(jìn)水管直徑,縮短進(jìn)水管長(cháng)度,減少管路附件,通流部分斷面變化率力求最小,提高管壁的粗糙度;減少彎頭數目和加大管道轉彎角度;降低水泵的工作轉速;采用抗空化汽蝕的材料,比如不銹鋼,或在容易發(fā)生汽蝕的部位涂環(huán)氧樹(shù)脂;進(jìn)水流道設計要合理,力求平滑,使進(jìn)人葉輪的水流速度和壓力分布均勻,避免局部低壓區;提高制造加工質(zhì)量,避免因為葉片型線(xiàn)不準確造成局部流速過(guò)大,壓降過(guò)多;提高泵裝置的抗汽蝕性能,包括在泵的進(jìn)口處設置水力增能器,增能器的結構,提高泵的吸人壓頭,從而提高泵裝置汽蝕余量;增加幾何倒灌高度;盡量減少進(jìn)水管路水頭損失;采用雙吸式泵。
    為了保證吸水管或壓水管內無(wú)空氣積存,吸水管的任何部分都不能高過(guò)水泵的進(jìn)口。為了減小人水口處的壓力脈動(dòng),吸水管路直徑應比泵人口直徑大一個(gè)尺寸數量級,以便水流在泵人口處有一定的收縮,使流速分布比較均勻,同時(shí)還應當在泵人口前有一段直管,直管長(cháng)度不小于管路直徑的10倍。
    注意創(chuàng )造良好進(jìn)水條件,進(jìn)水池內水流要平穩均勻,以消除伴隨卡門(mén)渦旋的振動(dòng)。
    3)基礎的設計?;A的重量應為泵和電機等機械重量總合的三倍以上;盛水池的基礎應具有相當的強度;電機支架與基礎最好做成一體或做成面接觸;在泵和支架之間設置隔振墊或隔振器。另外,在管路之間采用減振材料連接,減少管路布置,可以消除彈性接觸和水力損失帶來(lái)的振動(dòng)。
    3.從安裝和維護過(guò)程作為消除水泵振動(dòng)的方法
    1)軸和軸系。安裝前檢查水泵軸、電機軸、傳動(dòng)軸有沒(méi)有彎曲變形、質(zhì)量偏心的情況,若有,則必須矯正或者進(jìn)一步加工;檢查與導軸承接觸的傳動(dòng)軸,是否因彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激力。如果監測表明,軸實(shí)際上已經(jīng)彎曲了,則矯正泵軸。同時(shí),檢查軸的端間隙值,若該值過(guò)大,則表明軸承已磨損,需更換軸承。
    2)葉輪。動(dòng)、靜平衡是否合格。
    3)聯(lián)軸器。螺栓間距是否良好;彈性柱銷(xiāo)和彈性套圈結合不能過(guò)緊;聯(lián)軸器內孔與軸的配合是否過(guò)松,若太松,可采用諸如噴涂的方法來(lái)減小聯(lián)軸器內徑直至其達到過(guò)渡配合所要求的尺寸,而后將聯(lián)軸器固定在軸上。
    4)滑動(dòng)軸承。間隙值是否符合標準;各處潤滑是否良好;提高泵的軸瓦檢修工藝水平,嚴格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序,保證軸瓦與軸頸的接觸面積達到規定的標準:
    ①泵軸頸與軸承間隙值,通過(guò)更換前后軸承、研磨、刮瓦、調整等手段達到合格。
    ②泵軸承體與軸承箱球面頂間隙值合格。③泵軸軸承下瓦和泵軸軸頸接觸點(diǎn)及接觸角度:標準規定下瓦背與軸承座接觸面積應在60%以上,軸頸處滑動(dòng)接觸面上的接觸點(diǎn)密度保持在每平方厘米2一4個(gè)點(diǎn),接觸角度保持在60“一90”。
    5)支架和底板。及時(shí)發(fā)現有振動(dòng)的支撐件的疲勞情況,防止因為強度和剛度降低造成固有頻率下降。
    6)間隙和易損件。保證電機軸承間隙合適;適當調整葉輪與渦殼之間的間隙;定期檢查、更換葉輪口環(huán)、泵體口環(huán)、級間襯套、隔板襯套等易磨損零件。
    4.由于離心泵選型和操作不當引起的振動(dòng)
    兩泵并聯(lián)應保證泵性能相同。泵性能曲線(xiàn)應為緩降型為好,不能有駝峰。使用時(shí)要注意:消除導致水泵超載的因素,比如流道堵塞;適當延長(cháng)泵的啟時(shí)間,減小對傳動(dòng)軸的擾動(dòng),減小轉動(dòng)部件和靜止零件之間的碰撞和摩擦,以及由此引起的熱變形;對于水潤滑的滑動(dòng)軸承,啟動(dòng)過(guò)程中應加足預潤滑水,避免干啟動(dòng),直至水泵出水后再停止注水;定期向需要注油的軸承適量注油;對于長(cháng)軸液下離心泵,因為軸系存在著(zhù)扭轉振動(dòng),若使用的有推力瓦,則受損傷的主要是推力瓦,這時(shí)可以適當提高潤滑油的粘度,防止液體動(dòng)壓潤滑膜的破壞。最后,為了防止泵的振幅過(guò)大,還可以使用測量分析振動(dòng)狀況來(lái)確定水泵的最佳工作參數。
  結論
    泵振動(dòng)的誘因包括機械的、水力的和電力的原因。
    振動(dòng)控制綜合反映了機械加工工藝、機械安裝人員的操作水平、水泵操作人員的素質(zhì)、水力設計軟件的功能、各部分材料性能狀況、監測儀器的性能。實(shí)際工作中,排除振動(dòng)要結合經(jīng)驗和理論分析,將振動(dòng)機理分析和實(shí)際檢測儀器得到的數據結合起來(lái)。很多振動(dòng)可以通過(guò)提高設計和安裝質(zhì)量,提高操作水平,加強日常維護予以消除。伴隨著(zhù)新材料技術(shù)的發(fā)展和新工藝的出現,以及電子計算機技術(shù)與數值方法和流體力學(xué)基礎理論的進(jìn)步,加上振動(dòng)噪聲診斷技術(shù)的興起和發(fā)展,水泵的設計、使用、維護水平必將蒸蒸日上,性能也一定會(huì )日趨優(yōu)化,動(dòng)態(tài)性能也會(huì )日趨穩定。
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