离心泵振动常见原因的分析及预防措施

贾芳科 杨静云 张富安 杨瑞

（中石油呼和浩特石化公司 内蒙古呼和浩特 010070）

离心泵主要由泵体、泵头、支架、泵轴、联轴器、叶轮、轴承、机封或盘根等零部件组成。在对离心泵稳定性进行评价时，“振动”属于常见的评价指标。导致此情况出现的原因众多，如转子动态平衡性较差、泵轴同轴度偏差较大等，基于问题出现的原因，拟定可靠的预防处理措施，可以有效提升离心泵运行安全性，降低运行事故发生概率。

1 离心泵振动的常见原因

1.1 泵轴方面

结合以往应用经验可以得知，泵轴方面的原因包括以下几点。（1）制作离心泵转子轴时所使用材料质量较差，在运行时存在运行挠度较大的问题，导致结构同心度出现运转偏差，增加转子轴和其他部件之间的摩擦力，从而导致振动问题。（2）未对叶轮与转子安装位置进行合理规划，使得结构荷载均施加在泵轴处，如果机泵长时间未运行，那么泵轴会因为持续荷载出现弯曲，再次启动时，更容易导致结构摩擦面积增大，出现振动问题。（3）所设计泵轴结构较长，这样也增加了泵轴在运行时的机械负荷，在长时间的负荷影响下，也会使零件出现不规律运动，造成系统振动问题。（4）轴端与叶轮、联轴器之间的间隙相对较大，那么此时轴向工作的窜动量也会处于动态波动的情况，在此不稳定情况的影响下，导致轴承不规律振动问题。

1.2 联轴器方面

联轴器方面的原因可以归纳为以下几点。（1）在制作联轴器时，使用了吸振性能较差的连接结构，这类结构的使用无法对结构运行过程起到减振作用，这也使得联轴器在运行中很容易出现振动问题，威胁系统运行状态的安全性。（2）联轴器结构的连接螺栓和螺栓孔之间的间隙较小，导致联轴器运行时出现对称性破坏问题，进而导致了振动问题的出现。（3）在联轴器的制作中，使用了长工字节进行连接，这也降低了联轴器的同心度，使结构在运行中出现偏心力，进而导致振动问题的出现。（4）在对联轴器端面进行加工时，所加工结构的尺寸精度较差，这也使得联轴器和其他零件的配合度较低，容易出现间隙过大的问题，引起联轴器振动故障。（5）联轴器在长期运行中，出现了平衡不良的问题，这样也使得结构在运行中出现振动问题，威胁到系统运行过程的安全性。

1.3 叶轮方面

叶轮方面的原因可以归纳为以下几点。（1）在前期制作叶轮时，受到制作工艺的影响，使得叶轮加工质量分布均匀度较差，或者加工精度较差，这样也使得叶轮在应用中非常容易出现介质腐蚀或流道腐蚀问题，这也会带来结构偏心问题，使结构产生振动问题。（2）在离心泵使用过程中，所选择的叶轮结构无法契合既定工况，如叶片数量过多/过少、流体切线不合规、流道数量过多/过少、叶轮闭合类型不合理等，使得结构在应用中容易出现异常波动，从而导致振动问题的出现。（3）在叶轮结构的运行中，由于结构之间的间隙过大/过小，使得零件在运行中出现异常摩擦或者碰撞问题，进而造成振动事故的出现。

1.4 泵基础方面

泵基础方面的原因可以归纳为以下几点。（1）在对机泵和电机基础进行设计时，由于选择的混凝土强度不满足作业要求（如使用的混凝土强度不合规、没有按要求布设钢筋网等），这使得其承载力无法满足应用要求，出现结构形变或破坏问题，从而导致机械振动问题的出现。（2）在选择机泵和电机地脚螺栓时，由于未考虑相关应用情况，这样也使得选择内容无法满足既定工况要求，从而导致地脚螺栓出现塑性破坏问题，使得结构运行状态处于不均衡的状态，进而导致振动问题的出现。（3）机泵和电机结构的接触面存在固定不合理的情况，使得结构之间存在较多缝隙，这样在结构运行时也会出现隔离振动问题，导致振动超标问题。（4）泵基础中使用的地脚螺栓出现了松动问题，并且存在整体性较差的情况，从而导致结构约束刚度较差，导致机泵振动问题。

1.5 管线及安装方面

管线及安装方面的原因可以归纳为以下几点。（1）在泵进出口管线的安装中，存在支架强度与刚度较差的情况，在长时间应用背景下，也容易导致变形过大的问题，这样也使得管线结构和附加介质重量集中附加到了泵体结构上，从而导致机泵和电机轴出现了偏心问题，进而导致振动故障。（2）进行管线安装作业时，由于人员重视程度较低，使得野蛮作业情况突出，结构残余应力较大，影响到结构的稳定性，从而导致系统振动问题。（3）管线中的输送介质质量较差，使得结构出现腐蚀问题，产生的腐蚀渣在进入到流道内后，很容易堵塞流道导致憋压问题，进而引起振动故障问题。（4）所设置的进出口管线阀门无法对其进行快速开启，使得阀门结构出现压力阻聚和流场补偿问题，进而导致振动类问题。（5）由于输送介质的气液出现了夹带严重的情况，这样也使得泵内出现了气缚问题，进而导致振动故障。

1.6 轴承及润滑方面

轴承及润滑方面的原因可以归纳为以下几点。（1）在对机泵与电机轴承进行选择时，由于所选内容和装配方式间的匹配度较差，这样导致结构轴向与径向的作用力无法维持平衡状态，也使得结构窜动量较多，更容易出现碰擦振动故障，影响到结构运行稳定性。（2）所使用轴承强度与刚度不满足相应需求，使得结构无法在临界进行转速，进而导致了振动问题，威胁到系统运行安全性。（3）轴承在运行过程中，存在滚动接触不良的情况，使得结构耐磨性不断下降，进而导致振动故障问题。（4）推力轴承与其他滚动轴承在应用中，受到各因素影响导致磨损问题，从而使轴承结构在运行中出现纵向振动或弯曲振动问题。（5）在对轴承润滑油进行选择时，未按要求进行选择，或者所选润滑油出现变质问题，从而导致结构润滑不足或过度的情况，进而造成振动故障，威胁系统运行环境的安全性［1］。

1.7 电机及其他方面

除上述提到的问题原因外，电机及其他方面的原因可以归纳为以下几点。（1）电机转子在运行过程中，存在动平衡差问题，这样电机在运行过程中，也容易出现碰撞摩擦的情况，从而导致了不平衡电磁力的情况，从而引起了电磁力振动故障，威胁系统运行过程的稳定性。（2）介质在泵内流动时，其也会给泵体带来一定的摩擦与冲击，这样也会给系统带来较大的冲击力，进而导致振动问题，威胁系统运行稳定性［2］。（3）泵内存在压力脉冲，这样也使得叶轮在运行时出现间隙较大的情况，使得泄漏损失较大，影响到系统运行过程的不平衡性。

2 离心泵振动的预防措施

2.1 优化离心泵设计环节

通过优化离心泵设计环节，可以提高设计方案的合规性，提升设计结果的可靠性。离心泵的各种结构设计需要根据生产线的需求而设计，并且要根据实际的生产作业需要来不断完善。具体分为以下几点。（1）离心泵低比转速设计。根据流量及扬程，选取旋壳泵或高速离心泵，尤其需要注意，在流量为40～60m3/h 且扬程低于800m 时，需要选用多级泵。通过速度系数法，设计离心泵流程模型，以寻找泵体在流水线上的最优运行方案。在叶轮方面，通过水力损失判断具体的容积效率，从而找到最合理的离心泵比转速。（2）液体通道结构。液体通道结构包括出口阀门、液体吸入端口和出口管道，在这3 个方面的设计需要保证出口阀门的面积能够有效处理气体的理论数值，确保泵内压强符合生产需要。液体吸入端要配备滤网等结构，避免发生堵塞，保障端口畅通。由于离心泵内存在理论的气体残留量，所以在出口管道方面的设计要尽量减少压强波动，将排气部位设置在较为适合空气流通的位置。（3）轴承与联轴器需要保持相对的稳定，避免在运行时不同心的情况，应当注意到扭矩在电机与泵体之间的传递足够稳定。防止联轴器发生磨损的部件也要配备到位，确保及时更换，使得其结构设计能够发挥离心泵的功能。

2.2 确保离心泵制作质量

通过确保离心泵制作质量，能够提高所使用离心泵运行稳定性，提高系统运行状态的稳定性。从实际应用情况来看，也需要注意以下几点。（1）在泵体高速运转的过程中，其驱动装置需要维持其形态稳定性，这也要求在地脚螺栓、联轴器结构等结构制作材料的选择上，需要严格遵循相应的质量规范，以此来提高施工结果的可靠性，确保离心泵制作质量的合理性。（2）从实际应用情况来看，在施工人员的工作过程中，需要严格按照图纸内容来展开同轴度较高，并且在加工过程中也需要做好各节点质量的管理工作，确保各部件安装结果的可靠性，使其可以满足相应的作业需求。（3）在对叶轮部分进行制作时，也需要使用专业技术设备来对其进行打磨，以此来确保所使用材质的均匀性，并且对叶轮线条进行优化设计，以提升叶轮施工结果的可靠性，维持离心泵运行状态的稳定性。

2.3 加强离心泵安装监督

通过加强离心泵安装监督，可以提高离心泵安装结果的合规性，满足系统稳定运行的相关要求。在对离心泵进行安装处理时，需要严格遵循基础板应用规范，为板块垫铁寻找最为合适的着力点，期间也需要做好垫铁数量的控制工作，例如，同区域内的垫铁数量不能超过3 块，借此来确保结构安装过程的顺畅性。在对泵轴和电动机轴进行安装时，也需要对轴度安装过程进行规范处理，而且部件之间也需要提前预留好足够的空隙度，以此来确保离心泵运行过程的有效性。在管道配置活动中，也需要作好规范化处理，尤其是进口管道的设置，需作好管道内部空气积存问题处理，并且在应用中也需要提前配置好合适匹配度的锥形渐缩管，从而提升管道气体流入过程的均匀度，提升管道运行过程的稳定性。另外，考虑到管道在配置过程中很容易受到装配应力的干扰，对此，在对结构进行安装时，也需要提前准备好金属弹簧软管，作用是消除管道装配时产生的应力。而且在离心泵完成安装后，使用到的地脚螺栓也需要进行多次加固，使其可以固定在相应结构，以提升离心泵运行过程的安全性［3］。

2.4 优化离心泵运行规范

通过优化离心泵运行规范，能够提高发现问题的及时性，将振动故障负面影响控制在合理范围。从实际应用情况来看，也需注意以下几点。（1）在系统运行过程中也需要优选低转速泵，高转速泵在运行中由于前期设计合规性较差，很容易导致一些故障问题。因此，在实际应用中也需要优选低转速泵，提高离心泵运行环境的稳定性。（2）在对离心泵流量进行调节时，需要使用自动阀门进行控制，而且使用出口阀门进行调试，以满足相应的使用需求。（3）在离心泵运行过程中，也需要对相关结构进行密封处理，以此避免离心泵介质流入到轴承内部，以减少振动问题。（4）为了确保离心泵运行状态的稳定性，操作人员需要做好油温检查工作，在油温出现过高问题时，也需要及时采取措施进行处理，以确保系统的稳定运行，另外在离心泵出现运转噪音问题时，也需要暂停系统继续运转，待问题处理完后再恢复系统运转。

2.5 完善离心泵养护计划

通过完善离心泵养护计划，可以维持离心泵工作状态的稳定性，延长离心泵使用寿命。在具体实践中，需要对离心泵基本工作状态进行整理，了解离心泵运行功率、出厂时间、工作负荷等参数，以此来拟定相应的养护计划，确定养护间隔、养护内容、养护要求等。在养护计划的应用中，也可以细分为日常养护计划和定期养护计划，日常养护计划会在每日工作结束后对其进行系统检查，清理管道附着物、紧固螺栓，维持离心泵工作状态稳定性。并且在离心泵运行一段时间后，也会对离心泵进行一次系统养护，及时更换受损或老化零件，以维持系统工作状态的稳定性。

2.6 建立信息化监测体系

通过建立信息化监测系统，能够更加科学地监测离心泵工作状态，提升离心泵运行环境的安全性。从实际应用情况来看，应充分利用大数据技术、信息技术、互联网技术来建立信息化监测体系，利用传感器来对离心泵运行状态进行监测。获取到的监测数据也会及时上传到系统中，由系统对这些数据进行整理，结合相应规范要求来判断离心泵是否存在振动问题，对于发现的振动问题，也需要及时进行处理，以提升离心泵工作状态的稳定性［4-6］。

3 结语

综上所述，优化离心泵设计环节，可以提高设计方案的合规性；确保离心泵制作质量，能够提高所使用离心泵运行稳定性；加强离心泵安装监督，可以提高离心泵安装结果的合规性；优化离心泵运行规范，能够提高发现问题的及时性；完善离心泵养护计划，可以维持离心泵工作状态的稳定性；建立信息化监测系统，能够更加科学地监测离心泵工作状态。基于离心泵振动原因，拟定可靠的预防措施，对于提高离心泵运行稳定性、延长离心泵使用寿命有着积极的意义。