離心泵振動的原因及解決方法可以從以下幾部分來分析:
1.介質流量
泵
典型現象:
泵在設計流量下運行時,振動不超標,隨著流量的大幅降低或提高,泵的兩端軸承及出口管線振動強烈。泵體內會發出往復機似的噪音。流量正常時,振動和噪音也恢復正常。
泵體,尤其是內側軸承座水平方向的振動明顯大于垂直和軸向振動的增大值。長時間運行,泵內葉輪、平衡盤、級間襯套、中段等會磨損。對單級雙吸泵,軸向的高頻振動使軸承損壞、葉輪口環成對稱偏磨,泵體口環偏磨,嚴重時將導致軸承斷裂。
原因分析:
任何一臺離心泵都有一個佳工作范圍,體現在泵的性能曲線上。
離心泵的振動隨流量而變化,通常在佳效率點流量附近其值小,并且隨著流量的增大或減小而增加。從佳效率點流量起,振動隨流量的變化取決于泵的能量密度、比轉速及汽蝕比轉速。通常,振動的變化量隨能量密度、比轉速及汽蝕比轉速的增加而增加。
離心泵除了有在性能曲線上標注的小連續流量外,還有一個小連續熱流量。泵在小流量條件下運行時,部分液體的能量轉變為熱能,使進口處液體的溫度升高,當液體溫度使有效汽蝕余量等于或小于泵必須汽蝕余量時,就會產生汽蝕現象。
在正常流量下,泵本身的自動平衡盤能很好平衡轉子軸向力。但流量過低時,由于軸向力的增大,自動平衡盤就不能將轉子的軸向力平衡掉,使轉子受到一個指向葉輪人口方向的軸向作用力,造成轉子向前竄動,轉子、平衡盤等部件嚴重磨損。軸向介質的人口沖角與轉子葉片的安裝角偏差較大,也會產生沖擊,引起強振。
對單級雙吸泵,當實際流量小于設計流量時,泵體內蝸殼的流道截面積顯得過大,使流體流動速度減小,葉輪出口的絕對速度增加,且方向發生改變。這樣,蝸殼內的液體與葉輪出口的液體相遇時,因速度大小和方向不同而產生撞擊,使得蝸殼內液體壓力不斷增高,從而破壞了蝸殼內液體流動壓力的軸對稱性。此外,由于蝸殼內壓力分布不均勻,殼內流體對流出葉輪的流體所起的阻礙作用也不同,使得沿葉輪四周的液體給葉輪的力和方向也不同,引起偏振。
解決方案:
泵的運行應處于優先工作區。此工作區位于所提供葉輪的佳效率點流量的70%一120%區間內。額定流量點應當位于所提供葉輪佳效率點流量的80%~110%區間內。
如果無法避免小流量操作工況,可從泵出口引一條小回流線,到泵人口的容器內。如果是飽和態液體,應注意返回線不可直接接到泵的人口處,以免過熱的出口介質加熱入口介質,引起汽蝕。但回流的介質使泵做了無用功,增加了裝置能耗。
也可以在保持蝸殼不變的情況下,通過改變葉輪參數來改變泵的輸出流量。通過對葉輪的進出口角度進行修改,可減小作用在葉輪上的徑向力,減小振動。
2.介質組成:
泵
典型現象:
在開工初期,尤其是有加熱爐加熱的塔底泵,介質為飽和態液體,調試時,泵內有噼噼啪啪的聲音,泵體振幅大,猶如汽蝕現象發生。隨著操作參數調整到位,該現象會逐漸消失。
原因分析:
開工初期,操作條件不穩定,塔釜介質中包含有部分輕于設計值的輕組分。在開工過程中由于加熱爐升溫速度過快,使介質出現了過加熱現象。這些熱量在塔釜內沒有充分釋放,隨流體進入泵內,在泵腔的低壓處使輕組分汽化,形成汽蝕現象。
解決方案:
調整參數時,重沸爐的升溫速度應緩慢,泵的流量應控制在低負荷下操作。待塔釜中的介質組成接近設計值時,再逐漸加大泵負荷到正常操作點。
3.汽蝕余量
泵
典型現象:
泵內有噼噼啪啪的聲音。泵體尤其是進口處振動大。嚴重時,流量和出口壓力波動大,流動不連續,出口管線振動并可能伴有水錘的聲音,后會使出口壓力表指示為零,出13流量計指示為零。泵內葉輪有坑坑洼洼的痕跡,甚至轉子有磨損。對于流體為飽和態液體的泵,在液體為過冷態試運時可能沒有該現象,一旦介質溫度達到飽和溫度,則振動和噪音明顯。
原因分析:
系統的有效汽蝕余量不足,造成泵人口壓力低于介質的飽和蒸氣壓,介質汽化,同時還有溶解在液體里的氣體逸出,形成大量氣泡。氣泡在葉輪的外側高壓處迅速萎縮、凝結,形成真空區,氣泡周圍的液體迅速沖人,形成強大的局部高頻高壓水擊,造成壓力波動,并伴有撞擊的聲音。氣泡凝結時產生局部高溫,金屬表面因疲勞而產生剝蝕。情況嚴重時,大量氣體聚集在葉輪周圍,阻塞流道,使泵內液體流動的連續性遭到破壞,后液流中斷,造成泵抽空,產生汽蝕現象¨。由于流量的斷斷續續,造成了泵的強烈振動,轉子和泵體產生摩擦,終損壞,無法運行。
解決方案:
(1)增加系統的有效汽蝕余量如果是飽和態液體,通過提高泵入口液面高度;減少人口管件,如彎頭,閥門等;縮短管線長度;異徑三通改為同徑三通;改進流體流道;均可有效提高裝置的有效汽蝕余量。將飽和態液體冷卻成過冷態,也很有效。但該方案在需要熱進料時,會增加能耗。如果是過冷態液體,除了使用同飽和態液體一樣的方法外,還可以通過提高人口側容器的壓力來增加裝置的有效汽蝕余量。
(2)降低泵的必須汽蝕余量泵的必須汽蝕余量是泵體本身固有的性能。只有通過改變泵的內部結構才能實現。


