離心泵振動常見原因的分析及預防措施

賈芳科 楊靜云 張富安 楊瑞

（中石油呼和浩特石化公司 內蒙古呼和浩特 010070）

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

1 離心泵振動的常見原因

1.1 泵軸方面

結合以往應用經驗可以得知，泵軸方面的原因包括以下幾點。（1）制作離心泵轉子軸時所使用材料質量較差，在運行時存在運行撓度較大的問題，導致結構同心度出現運轉偏差，增加轉子軸和其他部件之間的摩擦力，從而導致振動問題。（2）未對葉輪與轉子安裝位置進行合理規劃，使得結構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荷載出現彎曲，再次啟動時，更容易導致結構摩擦面積增大，出現振動問題。（3）所設計泵軸結構較長，這樣也增加了泵軸在運行時的機械負荷，在長時間的負荷影響下，也會使零件出現不規律運動，造成系統振動問題。（4）軸端與葉輪、聯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波動的情況，在此不穩定情況的影響下，導致軸承不規律振動問題。

1.2 聯軸器方面

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

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用中非常容易出現介質腐蝕或流道腐蝕問題，這也會帶來結構偏心問題，使結構產生振動問題。（2）在離心泵使用過程中，所選擇的葉輪結構無法契合既定工況，如葉片數量過多/過少、流體切線不合規、流道數量過多/過少、葉輪閉合類型不合理等，使得結構在應用中容易出現異常波動，從而導致振動問題的出現。（3）在葉輪結構的運行中，由于結構之間的間隙過大/過小，使得零件在運行中出現異常摩擦或者碰撞問題，進而造成振動事故的出現。

1.4 泵基礎方面

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

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，在長時間應用背景下，也容易導致變形過大的問題，這樣也使得管線結構和附加介質重量集中附加到了泵體結構上，從而導致機泵和電機軸出現了偏心問題，進而導致振動故障。（2）進行管線安裝作業時，由于人員重視程度較低，使得野蠻作業情況突出，結構殘余應力較大，影響到結構的穩定性，從而導致系統振動問題。（3）管線中的輸送介質質量較差，使得結構出現腐蝕問題，產生的腐蝕渣在進入到流道內后，很容易堵塞流道導致憋壓問題，進而引起振動故障問題。（4）所設置的進出口管線閥門無法對其進行快速開啟，使得閥門結構出現壓力阻聚和流場補償問題，進而導致振動類問題。（5）由于輸送介質的氣液出現了夾帶嚴重的情況，這樣也使得泵內出現了氣縛問題，進而導致振動故障。

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，由于所選內容和裝配方式間的匹配度較差，這樣導致結構軸向與徑向的作用力無法維持平衡狀態，也使得結構竄動量較多，更容易出現碰擦振動故障，影響到結構運行穩定性。（2）所使用軸承強度與剛度不滿足相應需求，使得結構無法在臨界進行轉速，進而導致了振動問題，威脅到系統運行安全性。（3）軸承在運行過程中，存在滾動接觸不良的情況，使得結構耐磨性不斷下降，進而導致振動故障問題。（4）推力軸承與其他滾動軸承在應用中，受到各因素影響導致磨損問題，從而使軸承結構在運行中出現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變質問題，從而導致結構潤滑不足或過度的情況，進而造成振動故障，威脅系統運行環境的安全性［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，也容易出現碰撞摩擦的情況，從而導致了不平衡電磁力的情況，從而引起了電磁力振動故障，威脅系統運行過程的穩定性。（2）介質在泵內流動時，其也會給泵體帶來一定的摩擦與沖擊，這樣也會給系統帶來較大的沖擊力，進而導致振動問題，威脅系統運行穩定性［2］。（3）泵內存在壓力脈沖，這樣也使得葉輪在運行時出現間隙較大的情況，使得泄漏損失較大，影響到系統運行過程的不平衡性。

2 離心泵振動的預防措施

2.1 優化離心泵設計環節

通過優化離心泵設計環節，可以提高設計方案的合規性，提升設計結果的可靠性。離心泵的各種結構設計需要根據生產線的需求而設計，并且要根據實際的生產作業需要來不斷完善。具體分為以下幾點。（1）離心泵低比轉速設計。根據流量及揚程，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。通過速度系數法，設計離心泵流程模型，以尋找泵體在流水線上的最優運行方案。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速。（2）液體通道結構。液體通道結構包括出口閥門、液體吸入端口和出口管道，在這3 個方面的設計需要保證出口閥門的面積能夠有效處理氣體的理論數值，確保泵內壓強符合生產需要。液體吸入端要配備濾網等結構，避免發生堵塞，保障端口暢通。由于離心泵內存在理論的氣體殘留量，所以在出口管道方面的設計要盡量減少壓強波動，將排氣部位設置在較為適合空氣流通的位置。（3）軸承與聯軸器需要保持相對的穩定，避免在運行時不同心的情況，應當注意到扭矩在電機與泵體之間的傳遞足夠穩定。防止聯軸器發生磨損的部件也要配備到位，確保及時更換，使得其結構設計能夠發揮離心泵的功能。

2.2 確保離心泵制作質量

通過確保離心泵制作質量，能夠提高所使用離心泵運行穩定性，提高系統運行狀態的穩定性。從實際應用情況來看，也需要注意以下幾點。（1）在泵體高速運轉的過程中，其驅動裝置需要維持其形態穩定性，這也要求在地腳螺栓、聯軸器結構等結構制作材料的選擇上，需要嚴格遵循相應的質量規范，以此來提高施工結果的可靠性，確保離心泵制作質量的合理性。（2）從實際應用情況來看，在施工人員的工作過程中，需要嚴格按照圖紙內容來展開同軸度較高，并且在加工過程中也需要做好各節點質量的管理工作，確保各部件安裝結果的可靠性，使其可以滿足相應的作業需求。（3）在對葉輪部分進行制作時，也需要使用專業技術設備來對其進行打磨，以此來確保所使用材質的均勻性，并且對葉輪線條進行優化設計，以提升葉輪施工結果的可靠性，維持離心泵運行狀態的穩定性。

2.3 加強離心泵安裝監督

通過加強離心泵安裝監督，可以提高離心泵安裝結果的合規性，滿足系統穩定運行的相關要求。在對離心泵進行安裝處理時，需要嚴格遵循基礎板應用規范，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量的控制工作，例如，同區域內的墊鐵數量不能超過3 塊，借此來確保結構安裝過程的順暢性。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范處理，而且部件之間也需要提前預留好足夠的空隙度，以此來確保離心泵運行過程的有效性。在管道配置活動中，也需要作好規范化處理，尤其是進口管道的設置，需作好管道內部空氣積存問題處理，并且在應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定性。另外，考慮到管道在配置過程中很容易受到裝配應力的干擾，對此，在對結構進行安裝時，也需要提前準備好金屬彈簧軟管，作用是消除管道裝配時產生的應力。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結構，以提升離心泵運行過程的安全性［3］。

2.4 優化離心泵運行規范

通過優化離心泵運行規范，能夠提高發現問題的及時性，將振動故障負面影響控制在合理范圍。從實際應用情況來看，也需注意以下幾點。（1）在系統運行過程中也需要優選低轉速泵，高轉速泵在運行中由于前期設計合規性較差，很容易導致一些故障問題。因此，在實際應用中也需要優選低轉速泵，提高離心泵運行環境的穩定性。（2）在對離心泵流量進行調節時，需要使用自動閥門進行控制，而且使用出口閥門進行調試，以滿足相應的使用需求。（3）在離心泵運行過程中，也需要對相關結構進行密封處理，以此避免離心泵介質流入到軸承內部，以減少振動問題。（4）為了確保離心泵運行狀態的穩定性，操作人員需要做好油溫檢查工作，在油溫出現過高問題時，也需要及時采取措施進行處理，以確保系統的穩定運行，另外在離心泵出現運轉噪音問題時，也需要暫停系統繼續運轉，待問題處理完后再恢復系統運轉。

2.5 完善離心泵養護計劃

通過完善離心泵養護計劃，可以維持離心泵工作狀態的穩定性，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進行整理，了解離心泵運行功率、出廠時間、工作負荷等參數，以此來擬定相應的養護計劃，確定養護間隔、養護內容、養護要求等。在養護計劃的應用中，也可以細分為日常養護計劃和定期養護計劃，日常養護計劃會在每日工作結束后對其進行系統檢查，清理管道附著物、緊固螺栓，維持離心泵工作狀態穩定性。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養護，及時更換受損或老化零件，以維持系統工作狀態的穩定性。

2.6 建立信息化監測體系

通過建立信息化監測系統，能夠更加科學地監測離心泵工作狀態，提升離心泵運行環境的安全性。從實際應用情況來看，應充分利用大數據技術、信息技術、互聯網技術來建立信息化監測體系，利用傳感器來對離心泵運行狀態進行監測。獲取到的監測數據也會及時上傳到系統中，由系統對這些數據進行整理，結合相應規范要求來判斷離心泵是否存在振動問題，對于發現的振動問題，也需要及時進行處理，以提升離心泵工作狀態的穩定性［4-6］。

3 結語

綜上所述，優化離心泵設計環節，可以提高設計方案的合規性；確保離心泵制作質量，能夠提高所使用離心泵運行穩定性；加強離心泵安裝監督，可以提高離心泵安裝結果的合規性；優化離心泵運行規范，能夠提高發現問題的及時性；完善離心泵養護計劃，可以維持離心泵工作狀態的穩定性；建立信息化監測系統，能夠更加科學地監測離心泵工作狀態。基于離心泵振動原因，擬定可靠的預防措施，對于提高離心泵運行穩定性、延長離心泵使用壽命有著積極的意義。