離心泵振動常見原因的分析及預(yù)防措施

賈芳科 楊靜云 張富安 楊瑞

（中石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

離心泵主要由泵體、泵頭、支架、泵軸、聯(lián)軸器、葉輪、軸承、機封或盤根等零部件組成。在對離心泵穩(wěn)定性進行評價時，“振動”屬于常見的評價指標(biāo)。導(dǎo)致此情況出現(xiàn)的原因眾多，如轉(zhuǎn)子動態(tài)平衡性較差、泵軸同軸度偏差較大等，基于問題出現(xiàn)的原因，擬定可靠的預(yù)防處理措施，可以有效提升離心泵運行安全性，降低運行事故發(fā)生概率。

1 離心泵振動的常見原因

1.1 泵軸方面

結(jié)合以往應(yīng)用經(jīng)驗可以得知，泵軸方面的原因包括以下幾點。（1）制作離心泵轉(zhuǎn)子軸時所使用材料質(zhì)量較差，在運行時存在運行撓度較大的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)同心度出現(xiàn)運轉(zhuǎn)偏差，增加轉(zhuǎn)子軸和其他部件之間的摩擦力，從而導(dǎo)致振動問題。（2）未對葉輪與轉(zhuǎn)子安裝位置進行合理規(guī)劃，使得結(jié)構(gòu)荷載均施加在泵軸處，如果機泵長時間未運行，那么泵軸會因為持續(xù)荷載出現(xiàn)彎曲，再次啟動時，更容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)摩擦面積增大，出現(xiàn)振動問題。（3）所設(shè)計泵軸結(jié)構(gòu)較長，這樣也增加了泵軸在運行時的機械負(fù)荷，在長時間的負(fù)荷影響下，也會使零件出現(xiàn)不規(guī)律運動，造成系統(tǒng)振動問題。（4）軸端與葉輪、聯(lián)軸器之間的間隙相對較大，那么此時軸向工作的竄動量也會處于動態(tài)波動的情況，在此不穩(wěn)定情況的影響下，導(dǎo)致軸承不規(guī)律振動問題。

1.2 聯(lián)軸器方面

聯(lián)軸器方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）在制作聯(lián)軸器時，使用了吸振性能較差的連接結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的使用無法對結(jié)構(gòu)運行過程起到減振作用，這也使得聯(lián)軸器在運行中很容易出現(xiàn)振動問題，威脅系統(tǒng)運行狀態(tài)的安全性。（2）聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的連接螺栓和螺栓孔之間的間隙較小，導(dǎo)致聯(lián)軸器運行時出現(xiàn)對稱性破壞問題，進而導(dǎo)致了振動問題的出現(xiàn)。（3）在聯(lián)軸器的制作中，使用了長工字節(jié)進行連接，這也降低了聯(lián)軸器的同心度，使結(jié)構(gòu)在運行中出現(xiàn)偏心力，進而導(dǎo)致振動問題的出現(xiàn)。（4）在對聯(lián)軸器端面進行加工時，所加工結(jié)構(gòu)的尺寸精度較差，這也使得聯(lián)軸器和其他零件的配合度較低，容易出現(xiàn)間隙過大的問題，引起聯(lián)軸器振動故障。（5）聯(lián)軸器在長期運行中，出現(xiàn)了平衡不良的問題，這樣也使得結(jié)構(gòu)在運行中出現(xiàn)振動問題，威脅到系統(tǒng)運行過程的安全性。

1.3 葉輪方面

葉輪方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）在前期制作葉輪時，受到制作工藝的影響，使得葉輪加工質(zhì)量分布均勻度較差，或者加工精度較差，這樣也使得葉輪在應(yīng)用中非常容易出現(xiàn)介質(zhì)腐蝕或流道腐蝕問題，這也會帶來結(jié)構(gòu)偏心問題，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動問題。（2）在離心泵使用過程中，所選擇的葉輪結(jié)構(gòu)無法契合既定工況，如葉片數(shù)量過多/過少、流體切線不合規(guī)、流道數(shù)量過多/過少、葉輪閉合類型不合理等，使得結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中容易出現(xiàn)異常波動，從而導(dǎo)致振動問題的出現(xiàn)。（3）在葉輪結(jié)構(gòu)的運行中，由于結(jié)構(gòu)之間的間隙過大/過小，使得零件在運行中出現(xiàn)異常摩擦或者碰撞問題，進而造成振動事故的出現(xiàn)。

1.4 泵基礎(chǔ)方面

泵基礎(chǔ)方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）在對機泵和電機基礎(chǔ)進行設(shè)計時，由于選擇的混凝土強度不滿足作業(yè)要求（如使用的混凝土強度不合規(guī)、沒有按要求布設(shè)鋼筋網(wǎng)等），這使得其承載力無法滿足應(yīng)用要求，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形變或破壞問題，從而導(dǎo)致機械振動問題的出現(xiàn)。（2）在選擇機泵和電機地腳螺栓時，由于未考慮相關(guān)應(yīng)用情況，這樣也使得選擇內(nèi)容無法滿足既定工況要求，從而導(dǎo)致地腳螺栓出現(xiàn)塑性破壞問題，使得結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)處于不均衡的狀態(tài)，進而導(dǎo)致振動問題的出現(xiàn)。（3）機泵和電機結(jié)構(gòu)的接觸面存在固定不合理的情況，使得結(jié)構(gòu)之間存在較多縫隙，這樣在結(jié)構(gòu)運行時也會出現(xiàn)隔離振動問題，導(dǎo)致振動超標(biāo)問題。（4）泵基礎(chǔ)中使用的地腳螺栓出現(xiàn)了松動問題，并且存在整體性較差的情況，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)約束剛度較差，導(dǎo)致機泵振動問題。

1.5 管線及安裝方面

管線及安裝方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）在泵進出口管線的安裝中，存在支架強度與剛度較差的情況，在長時間應(yīng)用背景下，也容易導(dǎo)致變形過大的問題，這樣也使得管線結(jié)構(gòu)和附加介質(zhì)重量集中附加到了泵體結(jié)構(gòu)上，從而導(dǎo)致機泵和電機軸出現(xiàn)了偏心問題，進而導(dǎo)致振動故障。（2）進行管線安裝作業(yè)時，由于人員重視程度較低，使得野蠻作業(yè)情況突出，結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力較大，影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)振動問題。（3）管線中的輸送介質(zhì)質(zhì)量較差，使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕問題，產(chǎn)生的腐蝕渣在進入到流道內(nèi)后，很容易堵塞流道導(dǎo)致憋壓問題，進而引起振動故障問題。（4）所設(shè)置的進出口管線閥門無法對其進行快速開啟，使得閥門結(jié)構(gòu)出現(xiàn)壓力阻聚和流場補償問題，進而導(dǎo)致振動類問題。（5）由于輸送介質(zhì)的氣液出現(xiàn)了夾帶嚴(yán)重的情況，這樣也使得泵內(nèi)出現(xiàn)了氣縛問題，進而導(dǎo)致振動故障。

1.6 軸承及潤滑方面

軸承及潤滑方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）在對機泵與電機軸承進行選擇時，由于所選內(nèi)容和裝配方式間的匹配度較差，這樣導(dǎo)致結(jié)構(gòu)軸向與徑向的作用力無法維持平衡狀態(tài)，也使得結(jié)構(gòu)竄動量較多，更容易出現(xiàn)碰擦振動故障，影響到結(jié)構(gòu)運行穩(wěn)定性。（2）所使用軸承強度與剛度不滿足相應(yīng)需求，使得結(jié)構(gòu)無法在臨界進行轉(zhuǎn)速，進而導(dǎo)致了振動問題，威脅到系統(tǒng)運行安全性。（3）軸承在運行過程中，存在滾動接觸不良的情況，使得結(jié)構(gòu)耐磨性不斷下降，進而導(dǎo)致振動故障問題。（4）推力軸承與其他滾動軸承在應(yīng)用中，受到各因素影響導(dǎo)致磨損問題，從而使軸承結(jié)構(gòu)在運行中出現(xiàn)縱向振動或彎曲振動問題。（5）在對軸承潤滑油進行選擇時，未按要求進行選擇，或者所選潤滑油出現(xiàn)變質(zhì)問題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)潤滑不足或過度的情況，進而造成振動故障，威脅系統(tǒng)運行環(huán)境的安全性［1］。

1.7 電機及其他方面

除上述提到的問題原因外，電機及其他方面的原因可以歸納為以下幾點。（1）電機轉(zhuǎn)子在運行過程中，存在動平衡差問題，這樣電機在運行過程中，也容易出現(xiàn)碰撞摩擦的情況，從而導(dǎo)致了不平衡電磁力的情況，從而引起了電磁力振動故障，威脅系統(tǒng)運行過程的穩(wěn)定性。（2）介質(zhì)在泵內(nèi)流動時，其也會給泵體帶來一定的摩擦與沖擊，這樣也會給系統(tǒng)帶來較大的沖擊力，進而導(dǎo)致振動問題，威脅系統(tǒng)運行穩(wěn)定性［2］。（3）泵內(nèi)存在壓力脈沖，這樣也使得葉輪在運行時出現(xiàn)間隙較大的情況，使得泄漏損失較大，影響到系統(tǒng)運行過程的不平衡性。

2 離心泵振動的預(yù)防措施

2.1 優(yōu)化離心泵設(shè)計環(huán)節(jié)

通過優(yōu)化離心泵設(shè)計環(huán)節(jié)，可以提高設(shè)計方案的合規(guī)性，提升設(shè)計結(jié)果的可靠性。離心泵的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計需要根據(jù)生產(chǎn)線的需求而設(shè)計，并且要根據(jù)實際的生產(chǎn)作業(yè)需要來不斷完善。具體分為以下幾點。（1）離心泵低比轉(zhuǎn)速設(shè)計。根據(jù)流量及揚程，選取旋殼泵或高速離心泵，尤其需要注意，在流量為40～60m3/h 且揚程低于800m 時，需要選用多級泵。通過速度系數(shù)法，設(shè)計離心泵流程模型，以尋找泵體在流水線上的最優(yōu)運行方案。在葉輪方面，通過水力損失判斷具體的容積效率，從而找到最合理的離心泵比轉(zhuǎn)速。（2）液體通道結(jié)構(gòu)。液體通道結(jié)構(gòu)包括出口閥門、液體吸入端口和出口管道，在這3 個方面的設(shè)計需要保證出口閥門的面積能夠有效處理氣體的理論數(shù)值，確保泵內(nèi)壓強符合生產(chǎn)需要。液體吸入端要配備濾網(wǎng)等結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生堵塞，保障端口暢通。由于離心泵內(nèi)存在理論的氣體殘留量，所以在出口管道方面的設(shè)計要盡量減少壓強波動，將排氣部位設(shè)置在較為適合空氣流通的位置。（3）軸承與聯(lián)軸器需要保持相對的穩(wěn)定，避免在運行時不同心的情況，應(yīng)當(dāng)注意到扭矩在電機與泵體之間的傳遞足夠穩(wěn)定。防止聯(lián)軸器發(fā)生磨損的部件也要配備到位，確保及時更換，使得其結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠發(fā)揮離心泵的功能。

2.2 確保離心泵制作質(zhì)量

通過確保離心泵制作質(zhì)量，能夠提高所使用離心泵運行穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。從實際應(yīng)用情況來看，也需要注意以下幾點。（1）在泵體高速運轉(zhuǎn)的過程中，其驅(qū)動裝置需要維持其形態(tài)穩(wěn)定性，這也要求在地腳螺栓、聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)制作材料的選擇上，需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)范，以此來提高施工結(jié)果的可靠性，確保離心泵制作質(zhì)量的合理性。（2）從實際應(yīng)用情況來看，在施工人員的工作過程中，需要嚴(yán)格按照圖紙內(nèi)容來展開同軸度較高，并且在加工過程中也需要做好各節(jié)點質(zhì)量的管理工作，確保各部件安裝結(jié)果的可靠性，使其可以滿足相應(yīng)的作業(yè)需求。（3）在對葉輪部分進行制作時，也需要使用專業(yè)技術(shù)設(shè)備來對其進行打磨，以此來確保所使用材質(zhì)的均勻性，并且對葉輪線條進行優(yōu)化設(shè)計，以提升葉輪施工結(jié)果的可靠性，維持離心泵運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2.3 加強離心泵安裝監(jiān)督

通過加強離心泵安裝監(jiān)督，可以提高離心泵安裝結(jié)果的合規(guī)性，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行的相關(guān)要求。在對離心泵進行安裝處理時，需要嚴(yán)格遵循基礎(chǔ)板應(yīng)用規(guī)范，為板塊墊鐵尋找最為合適的著力點，期間也需要做好墊鐵數(shù)量的控制工作，例如，同區(qū)域內(nèi)的墊鐵數(shù)量不能超過3 塊，借此來確保結(jié)構(gòu)安裝過程的順暢性。在對泵軸和電動機軸進行安裝時，也需要對軸度安裝過程進行規(guī)范處理，而且部件之間也需要提前預(yù)留好足夠的空隙度，以此來確保離心泵運行過程的有效性。在管道配置活動中，也需要作好規(guī)范化處理，尤其是進口管道的設(shè)置，需作好管道內(nèi)部空氣積存問題處理，并且在應(yīng)用中也需要提前配置好合適匹配度的錐形漸縮管，從而提升管道氣體流入過程的均勻度，提升管道運行過程的穩(wěn)定性。另外，考慮到管道在配置過程中很容易受到裝配應(yīng)力的干擾，對此，在對結(jié)構(gòu)進行安裝時，也需要提前準(zhǔn)備好金屬彈簧軟管，作用是消除管道裝配時產(chǎn)生的應(yīng)力。而且在離心泵完成安裝后，使用到的地腳螺栓也需要進行多次加固，使其可以固定在相應(yīng)結(jié)構(gòu)，以提升離心泵運行過程的安全性［3］。

2.4 優(yōu)化離心泵運行規(guī)范

通過優(yōu)化離心泵運行規(guī)范，能夠提高發(fā)現(xiàn)問題的及時性，將振動故障負(fù)面影響控制在合理范圍。從實際應(yīng)用情況來看，也需注意以下幾點。（1）在系統(tǒng)運行過程中也需要優(yōu)選低轉(zhuǎn)速泵，高轉(zhuǎn)速泵在運行中由于前期設(shè)計合規(guī)性較差，很容易導(dǎo)致一些故障問題。因此，在實際應(yīng)用中也需要優(yōu)選低轉(zhuǎn)速泵，提高離心泵運行環(huán)境的穩(wěn)定性。（2）在對離心泵流量進行調(diào)節(jié)時，需要使用自動閥門進行控制，而且使用出口閥門進行調(diào)試，以滿足相應(yīng)的使用需求。（3）在離心泵運行過程中，也需要對相關(guān)結(jié)構(gòu)進行密封處理，以此避免離心泵介質(zhì)流入到軸承內(nèi)部，以減少振動問題。（4）為了確保離心泵運行狀態(tài)的穩(wěn)定性，操作人員需要做好油溫檢查工作，在油溫出現(xiàn)過高問題時，也需要及時采取措施進行處理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，另外在離心泵出現(xiàn)運轉(zhuǎn)噪音問題時，也需要暫停系統(tǒng)繼續(xù)運轉(zhuǎn)，待問題處理完后再恢復(fù)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。

2.5 完善離心泵養(yǎng)護計劃

通過完善離心泵養(yǎng)護計劃，可以維持離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，延長離心泵使用壽命。在具體實踐中，需要對離心泵基本工作狀態(tài)進行整理，了解離心泵運行功率、出廠時間、工作負(fù)荷等參數(shù)，以此來擬定相應(yīng)的養(yǎng)護計劃，確定養(yǎng)護間隔、養(yǎng)護內(nèi)容、養(yǎng)護要求等。在養(yǎng)護計劃的應(yīng)用中，也可以細(xì)分為日常養(yǎng)護計劃和定期養(yǎng)護計劃，日常養(yǎng)護計劃會在每日工作結(jié)束后對其進行系統(tǒng)檢查，清理管道附著物、緊固螺栓，維持離心泵工作狀態(tài)穩(wěn)定性。并且在離心泵運行一段時間后，也會對離心泵進行一次系統(tǒng)養(yǎng)護，及時更換受損或老化零件，以維持系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2.6 建立信息化監(jiān)測體系

通過建立信息化監(jiān)測系統(tǒng)，能夠更加科學(xué)地監(jiān)測離心泵工作狀態(tài)，提升離心泵運行環(huán)境的安全性。從實際應(yīng)用情況來看，應(yīng)充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來建立信息化監(jiān)測體系，利用傳感器來對離心泵運行狀態(tài)進行監(jiān)測。獲取到的監(jiān)測數(shù)據(jù)也會及時上傳到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進行整理，結(jié)合相應(yīng)規(guī)范要求來判斷離心泵是否存在振動問題，對于發(fā)現(xiàn)的振動問題，也需要及時進行處理，以提升離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性［4-6］。

3 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化離心泵設(shè)計環(huán)節(jié)，可以提高設(shè)計方案的合規(guī)性；確保離心泵制作質(zhì)量，能夠提高所使用離心泵運行穩(wěn)定性；加強離心泵安裝監(jiān)督，可以提高離心泵安裝結(jié)果的合規(guī)性；優(yōu)化離心泵運行規(guī)范，能夠提高發(fā)現(xiàn)問題的及時性；完善離心泵養(yǎng)護計劃，可以維持離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性；建立信息化監(jiān)測系統(tǒng)，能夠更加科學(xué)地監(jiān)測離心泵工作狀態(tài)。基于離心泵振動原因，擬定可靠的預(yù)防措施，對于提高離心泵運行穩(wěn)定性、延長離心泵使用壽命有著積極的意義。