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新闻动态

水泵机组振动有那些原因以及如何减少水泵机组振动

时间:2018.12.27

       所有的水泵和旋转机械都会产生振动。振动的产生是无法避免的,也不是泵本身的问题:经设计者(以及电动机设计者)设计的泵能承受正常限度内的振动。这些振动限度随泵的类型、安装配置、供电要求、旋转速度以及泵送的液体等的差异而发生变化。水力资源协会出版了美国国家标准协会(ANSI)所采用的一整套标准,其内容涵盖了振动动力学、测量标准以及允许限度。

  通常情况下,如不造成明显问题大部分的振动都忽略不计(但不建议忽略)。过度振动可能导致噪音过大、设备损坏以及过早疲劳失效。*近几年内开发的BAC网络、SCADA系统以及建筑管理系统和生产商设计和开发的系统已频繁用于测量和记录泵内的振动。确立基准参考值、确定限度以及将振动测量值并入预防性维修计划等,通常将在振动引起重大故障或其他无法预知的后果之前保证泵的正常服务。

    因水泵机组振动现象严重而被迫停机造成“关门淹”的情况较为普遍。有的泵站超常运行时的剧烈振动振破了泵房的玻璃。

  根据干扰力的不同,可将水泵机组振动分为水力振动、机械振动和电磁振动等三大类,生产实际中振动是不可避免的,不同类型的水泵机组振动总是同时产生,不可能把它们截然分开。诱发这些振动的直接因素也是各不相同的。大水时水泵机组的超常剧烈振动的主要干扰力源是水力不平衡,应根据当时的实际情况正确分析原因,抓住主要矛盾切实采取有效的减振措施。

  1.水位超高,泵站需要扬程加大,水泵工作在拐点附近的马鞍形不稳定区域。这种振动的主要特征是不稳定和瞬间内的周期性反复。如果这种循环的频率与系统的振荡频率合拍,就有可能诱发共振而造成更严重的破坏,其减振措施主要有:

  (1)清除局部堵塞,疏通引水、进水和出水等过流通道,一方面改善流态,另一方面尽可能地降低泵站的需要扬程。

  (2)对于全调节水泵可通过改变叶片角度,调小或加大叶片角度都有可能使水泵工作避开拐点。调小叶片角度时还可以改善水泵的Q~H性能曲线,缩小不稳定工作区。

  (3)在可能的条件下采用变速调节的方法,改变水泵的工作点至稳定工作区域。

  (4)中小型水泵可设置旁道管或旁泄阀,控制水泵出口的流量不小于不稳定工作流量。

  2.水位超高,有的甚至超高2~3米,在这种情况下启动水泵,其出水流道中的空气难以排出,水流的挟气能力也大大降低。空气的反复压缩膨胀,引起压力脉动,诱发机组振动,严重时机组将无法起动。可针对实际工程情况,采取疏导、改进或增设出水流道的排气设施,提高排气速度和挟气能力,尽量缩短起动过程。

  3.前池水位过低,改变了进水流态,形成进水挟带表面旋涡和附壁涡带,进入叶轮工作室后被叶片切割而引发振动,其频率与叶片数成正比,且常伴有较大的噪音。通常可采用导流、设置隔板等应急措施来有效减振。

  4.水波动较大,出水流态紊乱,波浪压力波反射入出水流道而引发机组振动,应积极采取有效实用的出口防浪减波和稳流措施。

  5.内涝水(有可能漫过拦污栅)冲挟异物,进入流道乃至叶轮工作室,造成局部堵塞,形成不对称流场,在引发水力振动的同时还有可能加剧弓状回旋机械振动。及时发现彻底清污,即可有效减振。

  6.由于水泵工作点远离正常工作范围,泵本身的必需汽蚀余量Δhr超常增大,或者由于进水流态的恶化而产生汽蚀,引起水泵机组的振动。汽蚀振动的频率较高,每秒可达几万次,并伴随发生强烈的噪声,有关减振措施如下:

  (1)采用变角,变速或旁通的方法来调节水泵工况,降低水泵的必需汽蚀余量Δhr,避开汽蚀工况点。

  (2)采取切实可行的导流,隔水等措施来改善进水流态。

  (3)可考虑把泵出水管(或流道)中的有压水引入进水管(或流道),也可另设加压泵装置,用喷咀做环形混合器,以提高泵进口的压力,来消除或减轻汽蚀及其振动,对小泵可用一个喷咀,对大泵可考虑用多个喷咀。混合段的长度,喷咀的位置的以及喷入的流量,应根据引水压力、增压水头、喷咀口流速、主流速度及喷咀个数等因素合理确定。

  (4)在水泵进口补入(0.4~1%)的气体(以体积流量计算)可大大降低水泵汽蚀强度,使剥蚀,噪音和振动明显减弱。具体的补气方式和位置,应根据汽蚀现象的不同及有关工程经验确定。5.若有条件,可考虑在轴流泵主叶轮前设置导轮,一方面可以整流,另一方面能够为主叶轮进口提供能量,改善其汽蚀性能,消除或减小汽蚀振动。

  7.内涝水挟带的异物,被堵塞吸附在旋转叶轮上,除了会引起前述的流场不对称水力振动外,还将会破坏转子的静和动平衡,出现由机械不平衡干扰力引发机械振动的现象。停泵部分水体倒流回冲后再开机,振动将会大大减弱。

  8.在长期外洪内涝的作用下,泵房若是出现不均匀沉陷,它的倾斜有可能会引发因叶轮间隙不均匀而产生的流场不对称水力振动;因导轴承间隙不均匀而产生的干摩擦和振摆等机械振动,和因空气间隙不均匀而产生的电磁拉力不平衡振动等。相应的减振措施有:

  (1)泵站主厂房的纠偏。

  (2)对于大型立式轴流泵机组,可在允许调整范围内,以进水流道为基准重新测量调整机组固定部件的垂直同心度、水平度,转子的垂直度、摆度、中心,电机的磁场中心以及轴承间隙,叶片间隙和空气间隙等。

  9.目前大部分泵站工程存在较为严重的老化问题,在这种情况下,长期受洪涝的影响,可能会因绝缘破坏等原因造成转子绕组短路等故障而出现电磁拉力不平衡振动。确认后即可采取相应的修复措施。

    因水泵机组振动现象严重而被迫停机造成“关门淹”的情况较为普遍。有的泵站超常运行时的剧烈振动振破了泵房的玻璃。

  根据干扰力的不同,可将水泵机组振动分为水力振动、机械振动和电磁振动等三大类,生产实际中振动是不可避免的,不同类型的水泵机组振动总是同时产生,不可能把它们截然分开。诱发这些振动的直接因素也是各不相同的。大水时水泵机组的超常剧烈振动的主要干扰力源是水力不平衡,应根据当时的实际情况正确分析原因,抓住主要矛盾切实采取有效的减振措施。

  1.水位超高,泵站需要扬程加大,水泵工作在拐点附近的马鞍形不稳定区域。这种振动的主要特征是不稳定和瞬间内的周期性反复。如果这种循环的频率与系统的振荡频率合拍,就有可能诱发共振而造成更严重的破坏,其减振措施主要有:

  (1)清除局部堵塞,疏通引水、进水和出水等过流通道,一方面改善流态,另一方面尽可能地降低泵站的需要扬程

  (2)对于全调节水泵可通过改变叶片角度,调小或加大叶片角度都有可能使水泵工作避开拐点。调小叶片角度时还可以改善水泵的Q~H性能曲线,缩小不稳定工作区。

  (3)在可能的条件下采用变速调节的方法,改变水泵的工作点至稳定工作区域。

  (4)中小型水泵可设置旁道管或旁泄阀,控制水泵出口的流量不小于不稳定工作流量。

  2.水位超高,有的甚至超高2~3米,在这种情况下启动水泵,其出水流道中的空气难以排出,水流的挟气能力也大大降低。空气的反复压缩膨胀,引起压力脉动,诱发机组振动,严重时机组将无法起动。可针对实际工程情况,采取疏导、改进或增设出水流道的排气设施,提高排气速度和挟气能力,尽量缩短起动过程。

  3.前池水位过低,改变了进水流态,形成进水挟带表面旋涡和附壁涡带,进入叶轮工作室后被叶片切割而引发振动,其频率与叶片数成正比,且常伴有较大的噪音。通常可采用导流、设置隔板等应急措施来有效减振。

  4.水波动较大,出水流态紊乱,波浪压力波反射入出水流道而引发机组振动,应积极采取有效实用的出口防浪减波和稳流措施。

  5.内涝水(有可能漫过拦污栅)冲挟异物,进入流道乃至叶轮工作室,造成局部堵塞,形成不对称流场,在引发水力振动的同时还有可能加剧弓状回旋机械振动。及时发现彻底清污,即可有效减振。

  6.由于水泵工作点远离正常工作范围,泵本身的必需汽蚀余量Δhr超常增大,或者由于进水流态的恶化而产生汽蚀,引起水泵机组的振动。汽蚀振动的频率较高,每秒可达几万次,并伴随发生强烈的噪声,有关减振措施如下:

  (1)采用变角,变速或旁通的方法来调节水泵工况,降低水泵的必需汽蚀余量Δhr,避开汽蚀工况点。

  (2)采取切实可行的导流,隔水等措施来改善进水流态。

  (3)可考虑把泵出水管(或流道)中的有压水引入进水管(或流道),也可另设加压泵装置,用喷咀做环形混合器,以提高泵进口的压力,来消除或减轻汽蚀及其振动,对小泵可用一个喷咀,对大泵可考虑用多个喷咀。混合段的长度,喷咀的位置的以及喷入的流量,应根据引水压力、增压水头、喷咀口流速、主流速度及喷咀个数等因素合理确定。

  (4)在水泵进口补入(0.4~1%)的气体(以体积流量计算)可大大降低水泵汽蚀强度,使剥蚀,噪音和振动明显减弱。具体的补气方式和位置,应根据汽蚀现象的不同及有关工程经验确定。5.若有条件,可考虑在轴流泵主叶轮前设置导轮,一方面可以整流,另一方面能够为主叶轮进口提供能量,改善其汽蚀性能,消除或减小汽蚀振动。

  7.内涝水挟带的异物,被堵塞吸附在旋转叶轮上,除了会引起前述的流场不对称水力振动外,还将会破坏转子的静和动平衡,出现由机械不平衡干扰力引发机械振动的现象。停泵部分水体倒流回冲后再开机,振动将会大大减弱。

  8.在长期外洪内涝的作用下,泵房若是出现不均匀沉陷,它的倾斜有可能会引发因叶轮间隙不均匀而产生的流场不对称水力振动;因导轴承间隙不均匀而产生的干摩擦和振摆等机械振动,和因空气间隙不均匀而产生的电磁拉力不平衡振动等。相应的减振措施有:

  (1)泵站主厂房的纠偏。

  (2)对于大型立式轴流泵机组,可在允许调整范围内,以进水流道为基准重新测量调整机组固定部件的垂直同心度、水平度,转子的垂直度、摆度、中心,电机的磁场中心以及轴承间隙,叶片间隙和空气间隙等。

  9.目前大部分泵站工程存在较为严重的老化问题,在这种情况下,长期受洪涝的影响,可能会因绝缘破坏等原因造成转子绕组短路等故障而出现电磁拉力不平衡振动。确认后即可采取相应的修复措施。

 所有的水泵和旋转机械都会产生振动。振动的产生是无法避免的,也不是泵本身的问题:经设计者(以及电动机设计者)设计的泵能承受正常限度内的振动。这些振动限度随泵的类型、安装配置、供电要求、旋转速度以及泵送的液体等的差异而发生变化。水力资源协会出版了美国国家标准协会(ANSI)所采用的一整套标准,其内容涵盖了振动动力学、测量标准以及允许限度。