進出口管路設置對離心泵振動的影響

張玉程

（中國鋁業廣西分公司熱電廠，廣西百色 531400）

0 引言

離心泵作為工農業生產和日常生活中應用最為廣泛的提升和輸送設備，其重要性不言而喻。振動過大作為離心泵的一種常見故障而廣受關注。對于振動過大，人們的第一反應是軸承問題、對中問題、平衡問題等，卻很少有人認為是管路設置的問題。下面以中鋁廣西分公司熱電廠一循環水沖渣泵振動過大為例，說明管路設置對泵振動的影響。

1 現狀

中鋁廣西分公司熱電廠一循環水3 臺沖渣泵一直有泵軸承、電機軸承、泵進出口管振動大的現象。表1 為2010 年12 月6 日測量的振動值。

這3 臺沖渣泵，雖然每天只運行1 臺，但是在2010 年因為振動過大共時行了10 次大修，更換軸承6 次。結合多次的檢修經驗，可能排除以下導致振動大的因素：①聯軸器對中不良，聯軸器損壞，聯軸器彈性柱銷松脫，聯軸器彈性塊損壞老化；②軸承損壞，軸承潤滑不良，軸承跑內圈，軸承跑外圈；③泵軸彎曲，泵軸損壞，電機軸彎曲；④葉輪腐蝕、磨損，葉輪與泵體摩擦；⑤轉子不平衡；⑥基礎螺栓松動；⑦泵發生汽蝕；⑧支架不牢引起管道振動。

2 原因分析

熱電廠一循環水沖渣泵管路中，沖渣泵型號為125-100-315，相關參數如下：轉速2900 r/min，流量230 m3/h，額定壓力1.6 MPa，揚程109 m，功率110 kW，泵進口管DN150 mm，泵出口管DN100 mm；電機型號為Y315S-2，轉速2980 r/min，電流203 A，電壓380 V，功率因數0.89，頻率50 Hz。

排除以上原因后，泵振動大的故障依舊未能消除，分析認為，故障原因為離心泵進出口管路設置不合理。理由如下。

（1）進、出口管口徑太小，導致液體流速過大。開過車的人都有體會，經過一段凹凸不平的路面時，車速越快、振動越大。對于管道中的液體來說，管壁的凹凸不平、管路中的管道附件，都會引發振動。沖渣泵進口管為DN150，出口管為DN100，泵設計流量為230 m3/h。在進出口閥全開的情況下，由（d為管徑，Q 為流量，v 為流速）可得，沖渣泵進口管中液體流度為3.6 m/s，出口管中液體流度為8 m/s。依據《化工管路手冊》，離心泵輸送水及黏度相似液體時進口管中液體常用流速為1.5～2.0 m/s，出口管中液體常用流速為1.5～3.0 m/s，即便是高壓離心泵出口管中液體常用流速也不過是3.0～3.5 m/s。因此，熱電廠沖渣水泵進、出口管口徑太小，造成液體流速過大。

液體流速過大，會導致以下問題：①導致泵的入口壓力降低,介質氣化,泵發生汽蝕；②管道內液體流速過大時，一方面會引起液體對管道附件的沖擊過大而引發較大的振動，一方面會產生很大的摩擦阻力而引發較大的振動；③導致管道阻力損失增加，增加耗電量。

整個系統阻力損失Hj=管道沿程阻力損失Hjf+局部阻力損失Hjs。而。其中，L 為管道長度，λ 為磨擦系數，d 為管徑，v 為液體流速，k 為管道附件損失系數。所以，管道磨擦導致的壓降與液體流速成正比，與管徑成反比。速度每增加2 倍，耗電量就要增加4 倍。

（2）進口管未直接與泵聯接，而是增加了一個彎頭，致使原本流速過大的液體與彎頭發生較大沖擊，引發進口管振動，進口管振動又作用在沖渣泵上，引發泵更大振動。

（3）出口管與總管上毫無意義地增加一個彎頭，致使原本流速過大的液體與彎頭發生較大沖擊，引發進口管振動，進口管振動又作用在沖渣泵上，引發泵更大振動。出口管上的兩個彎頭形成“拱形”。任何“拱形”都具有破壞性，可能會集聚氣袋，干擾流體，引發更大振動。

（4）進出口閥為蝶閥。單臺沖渣泵可以滿足5 臺爐同時開啟時的用水量，但目前只運行了2 臺爐。由于水的需求量減少，泵進口閥只能開到60%以下，出口閥只能開到30%以下。而蝶閥開度越小，阻力越大。泵進口蝶閥只開60%、出口閥只開30%，致使原本流速過大的液體與閥板發生較大沖擊，引發進出口管振動。

3 解決方法

3.1 解決進、出口管口徑太小的方法

現場管道內液體的流速已經超出正常水平約3 倍。因此，要想消除離心泵振動過大，就要降低流速。

3.2 減少彎頭和“拱形”

通過仔細設計管道系統，可以將彎管的數量保持在最少。在管道中避免具有較高的點也是很重要的，盡可能減少“拱形”。

4 總結

綜上所述，離心泵的進出口管設備對泵的影響不容忽視，關系到整個系統阻力損失，更對離心泵的振動有著影響。因此當離心泵振動過大時，如果常規的解決方法如更換軸承、重新對中、轉子做動、靜平衡等都無法解決，可以檢查一下進出口管路設置是否合理。