漫談離心泵的振動(dòng)

振動(dòng)：

振動(dòng)是一種圍繞平衡點(diǎn)發(fā)生振蕩的機械現象。

在泵及其它旋轉設備的世界里，均不希望出現不可接受的振動(dòng)，因為振動(dòng)不僅浪費資源和能量，而且還會(huì )產(chǎn)生不必要的噪音。例如，發(fā)動(dòng)機、電動(dòng)機或任何運行中的旋轉設備的振動(dòng)運動(dòng)通常是不需要的。這種振動(dòng)可能是由旋轉部件的不平衡、不均勻的摩擦或齒輪齒的嚙合不良引起的。精心的設計通常會(huì )最大限度地減少不必要的振動(dòng)。由于振動(dòng)共振而產(chǎn)生的力可能非常大。這些力會(huì )傷害您的設備，并可能導致嚴重的事故和損壞。工業(yè)傳感器系統可以檢測一系列的常見(jiàn)問(wèn)題，包括以下的問(wèn)題。

不對中：

對中問(wèn)題會(huì )導致設備嚴重磨損。一旦轉子不對中，它就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)徑向力，該徑向力會(huì )傳遞到轉子組件上，在許多情況下，會(huì )導致不對中隨著(zhù)時(shí)間的推移而變得更嚴重。如果不加以糾正，由不對中引起的振動(dòng)和溫度變化會(huì )導致其它問(wèn)題，例如密封、聯(lián)軸器和軸承失效。幸運的是，軸振動(dòng)分析通?？梢栽谙到y故障之前識別出這個(gè)問(wèn)題。

不平衡運行：

在使用材料加工制造的設備中，不平衡是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。當質(zhì)量在整個(gè)旋轉機構中分布不一致、引起轉子不平衡時(shí)，就會(huì )導致振動(dòng)。用于設備振動(dòng)分析的傳感器，可以快速檢測不平衡轉子振動(dòng)的明顯正弦波形。

松動(dòng)：

應偶爾目視檢查旋轉設備是否有在運行過(guò)程中松動(dòng)的零部件。如果安裝螺栓松動(dòng)，設備零部件會(huì )出現不必要的移動(dòng)，導致低頻振動(dòng)。轉子組件內的松動(dòng)零件可能會(huì )導致嚴重的問(wèn)題 - 可能會(huì )造成不平衡或導致軸承卡住。內部零件松動(dòng)會(huì )導致各種振動(dòng)和過(guò)早磨損，這取決于它們的位置及其與其它零部件的相互作用。雖然在這種情況下，振動(dòng)分析方法會(huì )發(fā)出問(wèn)題的信號，但您需要完成目視檢查并解決根本原因。

流體不穩定：

許多旋轉設備系統包括流體的運動(dòng)。如果設備沒(méi)有準確對中和校準，內部流體可能會(huì )導致特定類(lèi)型的振動(dòng)。這種振動(dòng)可能是不一致的，并且通常以相對于轉子轉速的不規則頻率發(fā)生。分析包含流體系統需要仔細考慮的系統組件 - 密封、泵和壓縮機 - 可能會(huì )影響流體動(dòng)力學(xué)。

零部件磨損：

軸承和其它運動(dòng)部件偶爾需要更換。有時(shí)，零部件會(huì )在其預期的更換日期之前開(kāi)始失效。旋轉機械振動(dòng)分析可以檢測部件在系統中出現滑動(dòng)、摩擦或不平衡時(shí)的早期退化。

離心泵振動(dòng)：

離心泵是當今使用比較多的旋轉機械設備之一。泵在幾乎所有公用事業(yè)服務(wù)和發(fā)電廠(chǎng)中都是用到的。據估計，泵消耗了整個(gè)行業(yè)使用的旋轉設備電力的約31%。泵是我們當今地球上生活的重要組成部分。離心泵的基本工作原理是，安裝在泵體（或蝸殼）內的軸上的旋轉葉輪將能量傳遞給被移動(dòng)的流體。離心泵利用離心力（因此得名）來(lái)增加流體通過(guò)葉輪并從葉輪葉片葉尖或外圍流出時(shí)的速度。該動(dòng)作通過(guò)將流體加速到更高的速度和壓力（勢能）而將機械能（軸扭矩）轉換為動(dòng)能。

泵性能：

泵遵循基本的性能規律（如相似定律、切割定律。這有助于確定運行參數變化的影響，并有助于確定運行問(wèn)題的原因。這些基本定律適用于大多數離心泵或泵系統。1  流體流量隨葉輪轉速或直徑的變化而變化。2  揚程隨葉輪葉片葉尖速度的平方而變化。3  功率隨泵送流體的體積和比重而變化。4  功率隨轉速或葉輪直徑的變化而變化。

使用振動(dòng)分析檢測泵問(wèn)題：

離心泵受到由其運行速度、系統揚程、壓力和管道布置產(chǎn)生的運行力的影響。這些運行力會(huì )導致強迫振動(dòng)，可能來(lái)自旋轉部件或運行工況（流量、壓力、速度和布置）。這種振動(dòng)會(huì )降低泵軸承和其它零部件的預期壽命。

常見(jiàn)泵振動(dòng)問(wèn)題概述：

1 汽蝕

汽蝕通常會(huì )產(chǎn)生隨機的高頻寬帶能量，有時(shí)會(huì )與葉片通過(guò)頻率諧波（倍數）疊加。汽蝕是凈正吸入壓頭（NPSH）不足的癥狀。當泵送液體流經(jīng)過(guò)流部件的某些局部區域因某些原因、液體的絕對壓力降低到泵送溫度下液體的飽和蒸汽壓力（汽化壓力）時(shí)，液體便在此處發(fā)生汽化，產(chǎn)生蒸汽、形成汽泡；同時(shí)，溶解于液體中的氣體也會(huì )以汽泡的形式析出，在局部區域形成兩相流。當汽泡移動(dòng)到高壓區時(shí)，汽泡周?chē)母邏阂后w將會(huì )使汽泡迅速凝結縮小、破裂。在汽泡凝結縮小、破裂的瞬間，汽泡周?chē)囊后w將高速填充（汽泡凝結破裂形成的）空穴，產(chǎn)生強烈的沖擊波。這種產(chǎn)生汽泡和汽泡破裂使過(guò)流部件遭到破壞的過(guò)程就是泵的汽蝕過(guò)程。蒸汽氣泡的坍塌可能具有非常大的破壞性，并可能損壞泵和葉輪。當出現汽蝕現象時(shí)，聽(tīng)起來(lái)就像“彈珠"或“礫石"正在通過(guò)泵。只有當泵的必需汽蝕余量（NPSHR）低于裝置汽蝕余量（NPSHA）時(shí)，才可能避免汽蝕現象的發(fā)生。

2 泵流動(dòng)脈動(dòng)

泵流動(dòng)脈動(dòng)是當泵在其關(guān)閉壓頭附近運行時(shí)出現的一種情況。時(shí)間波形中的振動(dòng)將是正弦的。此外，頻譜仍將以1X RPM和葉片通過(guò)頻率為主。然而，這些峰值將是不穩定的，隨著(zhù)流動(dòng)脈動(dòng)的發(fā)生而增加和減少。泵出口管道上的壓力表會(huì )上下波動(dòng)。如果泵出口具有旋啟式止回閥，則閥臂和配重將來(lái)回反彈，表明流動(dòng)不穩定。

3 泵軸彎曲

彎曲的軸問(wèn)題會(huì )導致高軸向振動(dòng)，同一轉子上的軸向相位差趨于180°。如果彎曲在軸中心附近，則主要振動(dòng)通常發(fā)生在1X RPM；但如果在聯(lián)軸器附近彎曲，則主要振動(dòng)發(fā)生在2X RPM。泵軸在聯(lián)軸器處或附近彎曲更常見(jiàn)。千分表可用于確認軸的彎曲。

4 泵葉輪不平衡

泵葉輪應在泵原始設備制造商（OEM）處進(jìn)行精確平衡。這一點(diǎn)尤其重要，因為不平衡引起的力會(huì )極大地影響泵軸承的壽命（軸承壽命與施加的動(dòng)載荷立方成反比）。泵可能具有中心懸掛或懸臂式葉輪。如果葉輪是中心懸掛的，則力不平衡通常會(huì )超過(guò)偶不平衡。在這種情況下，最高振動(dòng)通常是在徑向（水平和垂直）方向上。最高振幅將在泵的運行速度（1X RPM）下。在力不平衡的情況下，水平外側和內側相位與垂直相位將大致相同（+/- 30°）。此外，每個(gè)泵軸承的水平相位和垂直相位通常相差約90°（+/- 30°）。根據其設計，中心懸掛式葉輪在內側和外側軸承上具有平衡的軸向力。軸向振動(dòng)升高強烈表明泵葉輪被異物阻塞，導致軸向振動(dòng)通常在運行速度下增加。如果泵具有懸臂式葉輪，這通常會(huì )導致軸向和徑向1X RPM 過(guò)高。軸向讀數趨于同相和穩定，而徑向相位讀數可能不穩定的懸臂轉子既有力不平衡，也有偶不平衡，每個(gè)都可能需要校正。因此，校正砝碼通常必須放置在 2個(gè)平面上，以抵消力和偶不平衡。在這種情況下，通常需要拆下泵轉子并將其放在平衡機上，以使其平衡到足夠的精度，因為在用戶(hù)現場(chǎng)通常無(wú)法接近2個(gè)平面。

5 軸不對中

軸不對中是直接驅動(dòng)泵的一種情況，其中兩根連接的軸的中心線(xiàn)不重合。平行不對中是軸中心線(xiàn)平行但彼此偏移的情況，振動(dòng)頻譜通常會(huì )顯示出1X、2X、3X……高，嚴重時(shí)會(huì )出現更高頻的諧波，在徑向方向上聯(lián)軸器相位相差180°。角度不對中將顯示高的軸向1X，一些2X和3X，在聯(lián)軸器兩端的相位差180°反相。

6 泵軸承問(wèn)題

非同步頻率下的峰值（含諧波）是滾動(dòng)軸承磨損的癥狀。泵的軸承壽命短通常是由于應用的軸承選擇不當造成的，例如負載過(guò)大、潤滑不良或高溫。如果軸承的型號和制造商已知，則可以確定外圈、內圈、滾動(dòng)體和保持架的具體故障頻率。此類(lèi)軸承的這些故障頻率可在當今大多數預測性維護（PdM） 軟件的表格中找到。