董奎新
（神華國華孟津發電有限責任公司）

　　摘　要：振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標。振動超標的危害主要有：振動造成泵機組不能正常運行；引發電機和管路的振動，造成機毀人傷造成軸承等零部件的損壞；造成連接部件松動，基礎裂紋或電機損壞；造成與水泵連接的管件或閥門松動、損壞；形成振動噪聲。
　　關鍵詞：水泵；振動原因；分析；措施

　　一、引起泵振動原因的分析
　　1.基礎及泵支架
　　驅動裝置架與基礎之間采用的接觸固定形式不好，基礎和電機系統吸收、傳遞．隔離振動能力差，導致基礎和電機的振動都超標。水泵基礎松動，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎，或者由于油浸水泡造成基礎剛度減弱，水泵就會產生與振動相位差1800的另一個臨界轉速，從而使水泵振動頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等，就會使水泵的振幅加大。另外，基礎地腳螺栓松動，導致約束剛度降低，會使電機的振動加劇。
　　2.聯軸器
　　聯軸器連接螺栓的周向間距不良，對稱陛被破壞；聯軸器加長節偏心，將會產生偏心力；聯軸器錐面度超差；聯軸器靜平衡或動平衡不好；彈性銷和聯軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調節功能造成聯軸器不能很好地對中；聯軸器與軸的配合間隙太大；聯軸器膠圈的機械磨損導致的聯軸器膠圈配合性能下降；聯軸器上使用的傳動螺栓質量互相不等。這些原因都會造成振動。
　　3.葉輪
　　①葉輪質量偏心。葉輪制造過程中質量控制不好，比如，鑄造質量、加工精度不合格威者輸送的液體帶有腐蝕性，葉輪流道受到沖刷腐蝕，導致葉輪產生偏心。②葉輪的葉片數、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離是否合適等。③使用中葉輪口環與泵體口環之間、級間襯套與隔板襯套之間，由Z初的碰摩，逐漸變成機械摩擦磨損，這些將會加劇泵的振動。
　　4.傳動軸及其輔助件
　　軸很長的泵，易發生軸剛度不足，撓度太大，軸系直線度差的情況，造成動件（傳動軸靜件（滑動軸承或口環）之間碰摩，形成振動。另外，泵軸太長，受水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大。軸端的平衡盤問隙過大，或者軸向的工作竄動量調整不當，會造成軸低頻竄動，導致軸瓦振動。旋轉軸的偏心，會導致軸的彎曲振動。
　　5.泵的選型和變工況運行
　　每臺泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設計工況是否符合，對泵的動力學穩定性有重要的影響。水泵在設計工況下運行比較穩定，但在變工況下運行時，由于葉輪中產生徑向力的作用，振動有所加大；單泵選型不當，或是兩種型號不匹配的泵并聯。這些都會造成泵的振動。
　　6.軸承及潤滑
　　軸承的剛度太低，會造成臨界轉速降低，引起振動。另外，導軸承陛能閉不良導致耐磨性差，固定不好，軸瓦間隙過大，也容易造成振動；而推力軸承和其他的滾動軸承的磨損，則會使軸的縱向竄動振動以及彎曲振動同時加劇。
　　潤滑油選型不當、變質、雜質含量超標及潤滑管道不暢而導致的潤滑故障，都會造成軸承工況惡化，引發振動。電動機滑動軸承油膜的自激也會產生振動。

　　二、減輕振動的措施
　　1.從設計制造環節消除振動
　　1）軸的設計。增加傳動軸支撐軸承的數目，減小支撐間距，在適當范圍內減小軸長，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頻率時，泵就會猛烈振動起來，所以在設計時，應使傳動軸的固有頻率避開電機轉子角頻率，提高軸的制造質量，防止質量偏心和過大的形位公差。
　　2）滑動軸承的選擇。采用無須潤滑的滑動軸承，滑動軸承材料應采用具有良好自潤滑性能的材料，導流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質，并合理設計其結構，使滑動軸承的固定可靠卅輪密封環和泵體密封環處采用摩擦因數小的摩擦副，限制Z高轉速；提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。
　　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，脈動壓力Z小；把葉片的出口邊緣做出傾角，來減小沖擊；保證葉輪與蝸殼之間的間隙；提高泵的工作效率。同時，對泵的出水流道等相關流道進行優化設計，減少水力損失引起的振動。合理設計各種泵的進水段處的吸入室，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動態性能的穩定性。
　　2）基礎的設計。基礎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Z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的振動。
　　3.從安裝和維護過程消除振動
　　1）軸和軸系安裝前檢查水泵軸、電機軸、傳動軸有沒有彎曲變形、質量偏心的情況，若有，則必須矯正或者進一步加工；檢查與導軸承接觸的傳動軸，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，軸實際上已經彎曲了，則矯正泵軸。同時，檢查軸的端間隙值，若該值過大，則表明軸承已磨損，需更換軸承。
　　2）葉輪。動、靜平衡是否合格。
　　3）聯軸器。螺栓間距是否良好；陛柱銷和彈性套圈結合不能過緊；聯軸器內孔與軸的配合是否過松，若太松，可采用諸如噴涂的方法來減小聯軸器內徑直至其達到過渡配合所要求的尺寸，而后將聯軸器固定在軸上。
　　4）滑動軸承。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，軸頸處滑動接觸面上的接觸點密度保持在每平方厘米2-4個點，接觸角度保持在60°-90°。
　　4.消除由于泵的選型和操作不當引起的振動
　　兩泵并聯應保證泵性能相同泵性能曲線應為緩降型為好，不能有駝峰。使用時要注意：消除導致水泵超載的因素，比如流道堵塞；適當延長泵的啟時間，減小對傳動軸的擾動，減小轉動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軸承，啟動過程中應加足預潤滑水，避免干啟動，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；對于長軸液下離心泵，因為軸系存在著扭轉振動，若使用的有推力瓦，則受損傷的主要是推力瓦，這時可以適當提高潤滑油的粘度，防止液體動壓潤滑膜的破壞。Z后，為了防止泵的振幅過大，還可以使用測量分析振動狀況來確定水泵的Z佳工作參數。
　　四、結論
　　泵振動的誘因包括機械的、水力的和電力的原因。振動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、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。實際工作中，排除振動要結合經
驗和理論分析，將振動機理分析和實際檢測儀器得到的數據結合起來。很多振動可以通過提高設計和安裝質量，提高操作水平，加強日常維護予以消除。伴隨著新材料技術的發展和新工藝的出現，以及電子計算機技術與數值方法和流體力學基礎理論的進步，加上振動噪聲診斷技術的興起和發展，水泵的設計、使用、維護水平必將蒸蒸日上，性能也一定會日趨優化，動態性能也會日趨穩定。

來源：《中國科技博覽》2014年37期