离心泵振动超标原因分析及措施

离心泵振动超标原因分析及措施

李龙

中国石油天然气股份有限公司哈尔滨石化分公司

黑龙江哈尔滨150000

摘要：近年来，随着API610的适用性扩大，各化工设计院多采用此标准中对离心泵振动的要求来考核供应商，而振动超标是离心泵常见故障之一，振动的发生往往由多重因素和多种原因共同作用导致，为此应结合实际经验和理论分析，确定振动故障所有原因，并采取合理的处理措施，才能使机泵恢复正常运行状态。

关键词：离心泵振动；超标原因；措施

引言

泵作为一种重要的能量转换装置和流体输送设备，广泛应用于航空航天、核电站、城市供水、石油化工和船舶等国民经济的各个领域。在一些重要场合，泵机组出现故障后，会带来严重的经济损失。由泵振动超标引发的故障在其中占了很大的比重，已成为影响离心泵安全稳定运行的重要因素。

1离心泵振动超标原因分析

离心泵振动是指离心泵在运行时发生不正常的振动，在轴承、电机、叶轮等部位都有所呈现，虽然离心泵根据实际需求和功能有着不同的结构设计，但是整体上看，离心泵振动的超标原因有：(1)离心泵的设计不符合相关需要。在进行石油化工生产中，离心泵所要传输的液体多处在高温状态，而这样的高温状态会导致汽蚀，如果离心泵缺少自动排气阀门就会造成离心泵损坏，进而发生振动。(2)离心泵的工程结构不符合实际生产需要，和离心泵的材料质量有问题也会导致离心泵振动。离心泵作为提供负压以传输液体的装置，如果质量方面出现问题就会影响其正常的工作。(3)离心泵安装过程不规范。离心泵工作时会产生较强的压力，如果在泵体内部存在结构连接不合理的情况就会影响工作效率，进而发生振动。如离心泵的填料不紧会导致泵内无法处于真空状态，削弱离心泵的运行功能，平衡管安装不规范也会导致其发生堵塞，使得离心泵振动。(4)转子不平衡引起的振动当泵机组运转时，转子总是围绕自己重心所在的轴线旋转，当转子重心和回转中心不重合时，就会产生偏心质量。在高速旋转的过程中，即使是很小的质量偏心，也会产生很大的偏心力，该偏心力作用于支撑轴承上，诱发轴承部位的振动。此外，转子不平衡还会造成口环间磨损加剧，使得口环间隙增大，叶轮出口处的高压液体经过间隙，回流到泵进口的低压区，造成叶轮进口处介质流态稳定性变差，引起振动。(5)离心泵的日常维护工作需要进一步提升。离心泵在石油化工生产中会长期运行，如果日常的检查和维护工作没有及时发现隐患和故障，就会增加离心泵非健康运行时间，进而造成离心泵不正常振动。(6)日常监管工作难度大和制度不够完善同时存在，加之离心泵长期运行，需要一种更加现代化的监控手段完成离心泵的日常监管。

2防治措施

2.1保持转子的平衡

为防止因泵轴弯曲造成的转子不平衡，在机组长时间停机运行的情况下定期盘车检查，每次将轴沿同一方向旋转120˚；此外由于叶轮的铸造、加工制造等误差，也会造成转子不平衡量增大，为防止叶轮不平衡量过大产生振动，对泵的转子部件按GB/T9239.1G2.5级做动平衡试验，通过切削叶轮的前后盖板达到平衡叶轮的目的，切削量不得超过盖板厚度的1/3。

2.2适度调整地脚螺栓松紧度

由机泵振动数值可以看出，机泵垂直方向振值比水平振值高，初步判断地脚螺栓可能出现松动现象。对电机、轴承箱支架、泵体地脚螺栓松紧度进行检查，结果发现轴承箱支撑架螺栓松动，轴承箱支架位于轴承箱驱动端下方，对驱动端轴承影响最明显，对非驱动端轴承影响相对减小，所以驱动端垂直振值高于非驱动端。因此，判断轴承箱支撑架螺栓松动是导致轴承垂直方向振值增大的重要原因。

2.3保障离心泵的工程结构和材料质量

离心泵的材料质量尤为关键，离心泵轴的刚性如果不达标，就会发生传动轴与静止物件的碰撞，进而造成离心泵振动。同样的，如果离心泵轴的材料结构不合理，也会导致离心泵由于轴底结构承压不均匀而发生振动。在最基础的离心泵泵体架构方面，泵体高速运转中的驱动装置架需要保证其形态的稳定，从基础地脚螺栓到整体离心泵基础，都需要保证其刚性达到离心泵运行需要。在离心泵的基础以及泵支架方面考虑刚性，能够有效处理离心泵振动情况。联轴器的结构与材料质量同样影响这离心泵振动情况，为此要调增离心泵联轴器的周向间距，保持轴体的对称性，并且维持联轴器的平衡水平来解决离心泵振动。离心泵自身运行时如果产生不对称的压强环境也会导致离心泵震动，所以在工程结构上要维持液体流动条件的对称，叶轮结构需防止出口压力不均匀造成液体漩涡，降低液体回流，以一定的叶片倾斜度来处理脉冲压力。

2.4调整同轴度

调整机组的同轴度，用千分尺测量联轴器的轴向和径向跳动。轴向最大允差控制在0.05mm的范围内，径向最大允差控制在0.1mm的范围内。此外，联轴器端面之间应留有所要求的间隙以保证两轴在运转过程中做限定的轴向移动。

2.5提高离心泵的日常维护工作

离心泵日常维护工作的前提是工作人员规范操作，正确使用离心泵来减少离心泵振动情况。在转速方面，虽然高比转的离心泵性能更强，但是也要根据实际需要选择离心泵的比转，防止运行时出现故障。在出口阀门处调节离心泵流量能够防止液体回流给泵体施加不必要的运行压力，同时也就延长了离心泵的使用周期。离心泵运行时要确保泵体的密封状态，杜绝泵体外部发生泄露时还在运行的情况，及时发现漏点进行相应的维修状态。

2.6定期检查

定期检查轴承的运转情况是否良好，及时更换有损伤的轴承；合理的选择润滑剂和润滑方法，定期更换润滑剂改善轴承密封装置，避免因润滑不当造成轴承损坏，进而引发振动；轴承的冷却应该采用冷却油池而不是冷却轴承外环，冷却轴承外环会减小轴承的内间隙，导致轴承故障。

2.7利用信息化手段监控离心泵运行

离心泵的震动情况十分复杂，人工进行监测和处理可能无法保证维护工作的效率，因此可以引入相关震动状态检测技术，通过对离心泵振动信息的采集，判断离心泵运行情况，科学地分析振动数据，能够让故障原因更清晰地呈现出来。信息化的离心泵运行监控设备需要采集传感器、网络通道和分析储存数据的服务器，能够实时检测离心泵的振动频率等信息，并与服务器中所储存的故障信息进行比对，从而发现问题并给出相应的故障处理办法。包络分析能够处理离心泵内的轴承齿轮运行情况，可以及时侦测到不正常振动的信号，发现轴承滚珠等结构的问题。信息化检测的最大优点是能够对振动信号的实时采集最及时地发现故障，能够让维修人员以最快的速度锁定故障机器位置和故障原因，对于维护整体的生产运行能够提供极高的监控效率。同时这种技术还能够对离心泵的运行情况划分等级，需检测离心泵和待维修离心泵区别与正常运行的离心泵，极大提高了维护部门的工作速度。

结束语

综上所述，造成泵振动的原因是多方面的，它与设备的选型、设计以及安装工艺等都有很大的关系。在很多情况下，其实可以通过提高对水力的设计、加工和安装质量，将机组振动控制在相关标准规定的范围之内，保证装置长期安全的运行。

参考文献

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