大型立式軸流泵振動分析及處理

米文忠

【摘要】根據博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機組在運行中出現的振動增大、噪聲增大的現象，簡要分析原因，提出處理意見，經過技術分析及處理，水泵機組振動大、噪聲大的情況得到改善。

【關鍵詞】大型立式軸流泵；振動分析處理

一、引言

博斯騰湖泵站位于博斯騰湖西南岸，是巴州國民經濟發展的命脈工程，具有滿足孔雀河流域農田灌溉、工業及城鄉生活用水需求，保護塔里木河下游生態環境、防洪、抗旱、增加已建電站的發電量等多方面的綜合效益。

博斯騰湖泵站分為東泵站、西泵站，東泵站裝機容量5 x 1100千瓦，設計抽水流量45m3/s，加大抽水流量54 m3/s，設計揚程為6.07米，為大（Ⅱ）型軸流泵站，是塔里木河流域近期綜合治理項目中三個標志性工程之一。博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機組在運行過程中出現了振動增大、噪聲增大的現象，組織技術人員進行討論分析后，采取了一些處理措施，水泵機組振動大、噪聲大的情況得到一定程度的改善。

二、大型立式軸流泵振動原因分析

大型立式軸流泵在運行過程中產生的不平衡力，是水泵機組產生振動的主要原因。引起水泵機組振動的原因主要有機械力不平衡、電磁力不平衡和水力不平衡三種形式。

1、機械力不平衡引起的振動

水泵機組機械力不平衡引起振動的原因主要有：

（1）水泵機組的轉動部件在加工制造過程中是不可能達到絕對平衡的。在離心力的作用下，轉動部件旋轉過程中會產生類似弓狀的回旋。當轉動部件的轉速接近于臨界轉速時，就會形成共振現象。

（2）電動機的轉子與主軸不同心，軸線偏移、擺度增大是轉子振動的主要原因。轉子的軸向力重心和推力軸承的重心不重合，水泵機組在運行過程中，推力軸承因受力不均而產生不均勻的軸向變形，鏡板摩擦面產生晃動、機架垂直振動增大，大軸擺度增加。

（3）水泵泵軸發生彎曲變形后，在運行中擺度超標，振動增大。

（4）軸流泵中導軸承的作用是用以引導機組的轉動部件準確地繞軸線轉動，承受轉動部件的徑向力。當水泵機組的水導橡膠軸承發生嚴重老化、龜裂、脫落等現象時，在運行中擺度增加，振動增大。

（5）當電機軸和水泵機組主軸的中心線偏差較大、主軸線折線較大、導軸承重心與機組重心不同心，以及水泵偏離最優工況等情況發生時，水泵機組的振擺更大。

2、電磁力不平衡引起的振動

水泵機組電磁力不平衡引起振動的原因主要有：

（1）當電動機轉子繞組發生匝間短路故障時，轉子磁極的磁動勢減小，此時會出現徑向不平衡磁拉力，致使電動機轉子發生振動。其特征是電動機轉子通入勵磁電流時，就會發生振動，且振動的幅值隨著勵磁電流的增大而加大，當退出勵磁電流時，振動同時消失。

（2）電動機的轉子與定子橢圓度大、空氣間隙不均勻也會引起水泵機組振動。

（3）電動機定子鐵芯的整體性不夠、磁極次序錯誤也是引起水泵機組振動的常見原因。

3、水力不平衡引起的振動

水泵機組水力不平衡引起振動的原因主要有：

（1）水輪機葉輪加工質量不好、安裝質量不良、葉片分布不均勻、流道內被雜物阻塞等原因，造成水輪機轉輪來水不對稱，產生不平衡力。

（2）水輪機的轉輪中心偏離水泵機組中心。水泵機組運行過程中，在橫向水壓力的合力的作用下，迫使葉輪進一步偏離機組中心。

（3）間隙的變化引起的水泵機組振動，一般分為兩種，一種是葉輪中心線與泵殼中心線偏移引起的；另一種是葉片角度不對稱和葉片磨損程度的差異造成的。

（4）水泵機組在運行過程中產生的汽蝕振動。

三、東泵站水泵機組振動增大的處理

1、按照水泵機組大修規范的要求，嚴把大修質量關，尤其重視電動機定、轉子同心度、水泵機組主軸連接擺度值、導軸承間隙等重要技術參數的測量及記錄。

2、將水泵機組的葉片由全調節改為不調節。通過在葉片調節機構活塞上、下部加裝金屬圓環，對活塞進行固定，使操作架和耳柄不能移動。

3、水泵汽蝕的原因大多基于水泵本身結構設計，因為水泵機組在運行過程中葉片不能調節，應根據水位情況，確定葉片角度，使水泵在高效率區和穩定區運行。

4、對受到嚴重汽蝕的水輪機輪轂和葉片，根據磨損程度進行補焊打磨處理，葉片角度不對稱時應局部擴大檢修；葉片磨損嚴重時應更換葉片。

5、根據泵軸軸線變形情況，采用軸頸處理方案，雖然不能徹底解決軸線不直的問題，但可有效改善。

6、當葉輪中心線與泵殼中心線發生偏移時，在安裝過程中要注意監測下水導的位置，在回中完成后立即安裝下水導，并采用定位銷釘來定位。

7、將巴氏合金推力瓦更換為耐磨性好、導熱系數小、絕緣性能好的彈性金屬塑料瓦。

8、對于電動機的轉子與定子橢圓度大、空氣間隙不均勻引起的水泵機組振動，可以在水泵機組大修過程中，采用人工吊中的方式，以水泵下水導窩為基準，對電動機定子進行同心度調整，用鋼琴線配合千分尺對電動機定子的橢圓度進行測量。為了確保電動機運行的可靠性，在水泵機組大修工作完成后，應當對電動機的定、轉子絕緣電阻、直流電阻進行測量，并經過耐壓試驗檢測合格。

9、檢查所有連接部位連接緊固，水泵機組蓋板螺栓緊固。

10、對于水泵機組在運行過程中出現的振動突然增大的問題，可采取真空破壞閥排氣的方法進行處理，嚴重時根據東泵站水泵機組性能，停機倒轉三十秒左右，使水泵機組進水流道的水流全部倒排，迫使進入水泵機組進水流道的雜物全部排出。

四、結論

博斯騰湖東泵站大型立式軸流泵機組在運行過程中振動大、噪聲大，泵站組織技術人員經過技術討論分析原因，根據水泵機組振動變化的具體情況，采取了不同的處理措施。針對水泵機組在運行過程中出現的振動突然增大的情況，采用真空破壞閥排氣、停機倒轉數十秒的方法進行處理；針對水泵機組一直持續的振動大的情況，在水泵機組大修過程中逐項查找原因，進行處理；同時嚴把大修質量關，嚴格按照水泵機組大修的技術規范要求，保證水泵機組擺度、同心度、軸瓦間隙等重要技術參數值在規定的范圍內。通過采取以上措施后，東泵站水泵機組的振動現象有所改善。

參考文獻：

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