液体激振力引起离心泵振动分析和解决

2013-04-10阿卜杜艾尼郭凤凤

设备管理与维修 2013年10期

李明阿卜杜艾尼郭凤凤

克拉玛依石化公司检维修中心新疆克拉玛依市

引起离心泵振动的原因有多种，常见的有：机械问题，如转子动不平衡，动静摩擦，轴不对中，基础松动等；附属管路上管线憋劲；工艺操作上泵出现抽空、气蚀现象。还有一种振动情况与液体激振力有关，下面分析克拉玛依石化公司石化装置离心泵由液体激振力引起振动超标的原因以及改造措施。

一、振动特点与原因分析

现场跟踪和测量液体激振力引起泵振动的特点如下：①振动主要表现在泵的前端轴承（即泵联轴器侧）存在水平或垂直方向的振动比较大，振动值几乎都达到10～12mm/s。②泵的蜗壳或是出口管线段明显有较大的振动，约为7～8mm/s。③机泵振动各频率上，幅值最大的为3倍转速频率，而这些泵叶轮叶片数都为3。

1.泵在流量偏小的工况下运行

以催化回炼油泵P-207/1为例，制造厂家提供的最佳工况点流量139m3/h，扬程180m，可以计算出该泵的比转速为43.6，当离心泵比转速处于30～80区间时，就属于低比转速，低比转速运行下的泵内液体流速高，冲击损失大。

根据实际流量，计算泵的实际运行流量占额定流量百分比。一般要求离心泵的工作点能落在最佳效率点流量的70%～120%内，这个范围为离心泵的优先工作范围。当泵工作流量偏小时，在运行中可能会进入泵的不稳定工况区，导致产生噪声或振动大。

2.泵较少叶片数产生了较大的压力脉动

由于叶轮复杂的几何形状，蜗壳非对称的几何结构，流体黏性以及叶轮、蜗壳动静部件间的相互干涉等，使得离心泵内的流动为具有强旋转效应的全三维、黏性、非定常的极其复杂的湍流流动[1]。实验记录显示，各流量下，机泵在叶片通过频率上存在非常突出的压力脉动峰值。因为叶片通过频率是由叶轮和蜗壳之间的动静干涉引起，所以叶轮与隔舌间的动静干扰是产生压力脉动的主要原因。在不同工况下，叶片通过频率是压力脉动和流动噪声的主频[2]。机泵的振动和压力脉动又有着直接的联系，脉动越大，则导致的振动越大。在设计流量下的压力脉动幅值最小，而泵一旦偏离设计流量运行时，脉动幅值将会增大[1]。

对于低比转速离心泵，通常采用的叶片数为5～7。机泵厂家采用3叶片数叶轮，一方面考虑为了改善泵的驼峰曲线性能，使机泵的节流特性稳定；另一方面对于从加工制作角度上，尤其是低比转速离心泵的叶片数少的叶轮加工较为容易。上述离心泵都采用了3叶片数的叶轮，其振动原因都是由叶片产生较大的压力脉动造成的。

叶片表面流体动力负荷系数反映了流体作用在叶片表面压力差的大小。所以流体动力负荷系数越大，流道内的二次流也越强，离心泵叶轮叶片数过少会增大叶片负荷[3]。

所以，上述泵振动的根本原因是选择了最少的3叶片，在偏离最佳工况点的条件下运行，产生了较大的二次流，引起压力脉动产生的流体激振力作用造成振动，反映在叶片通过频率上的振幅幅值最大。