石油化工離心泵轉(zhuǎn)子使用過程中的振動(dòng)性能研究

王士榮

（中國(guó)石油化工股份有限公司湖北化肥分公司，湖北宜昌 443200）

0 引言

石油化工企業(yè)中的離心泵，其核心部件是由轉(zhuǎn)軸與葉輪構(gòu)成的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)是各種旋轉(zhuǎn)類機(jī)械出現(xiàn)安全事故的重要原因之一。離心泵轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí)會(huì)發(fā)生共振，長(zhǎng)時(shí)間的共振將引起轉(zhuǎn)子變形，導(dǎo)致離心泵發(fā)生故障。在實(shí)際運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子在達(dá)到工作轉(zhuǎn)速之前的加速需要越過臨界轉(zhuǎn)速，其運(yùn)行變得越來越不穩(wěn)定。另外，固液耦合現(xiàn)象也會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生共振，這常常和材料性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。為了避免振動(dòng)發(fā)生，需要對(duì)轉(zhuǎn)子的機(jī)械結(jié)構(gòu)和材料性能進(jìn)行分析、研究。模態(tài)分析可用于分析機(jī)械結(jié)構(gòu)和材料性能不同的轉(zhuǎn)子的模態(tài)振型和臨界轉(zhuǎn)速，是一種有效的分析方法。本文通過模態(tài)分析方法，對(duì)兩種離心泵轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和模態(tài)振型進(jìn)行研究，進(jìn)而對(duì)兩種離心泵轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性進(jìn)行了比較，對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的進(jìn)行分析。

1 轉(zhuǎn)子振動(dòng)模態(tài)分析理論基礎(chǔ)

模態(tài)特性是每一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)所特有的振動(dòng)特性，它不受載荷或其他條件的變化而改變。每一模態(tài)都有相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)序列，其中固有頻率和振型是最重要的。模態(tài)分析可以對(duì)轉(zhuǎn)子共振時(shí)的參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，求出各階固有頻率和各固有頻率下對(duì)應(yīng)的振型。它是進(jìn)行其他動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)，可以為其他動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果提供參考與對(duì)比。

1.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)

模態(tài)分析是一種是根據(jù)結(jié)構(gòu)的固有特性（如頻率、模態(tài)振型等動(dòng)力學(xué)屬性）去描述結(jié)構(gòu)的處理過程，其實(shí)質(zhì)是將物理坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為模態(tài)坐標(biāo)，屬于線性分析。……