水泵机组振动现象的分析与研究

谢梅

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.053

摘 要：泵站是水利工程的重要组成部分，我国的泵站几乎都承担着防洪、除涝以及灌溉等任务的实施，为人民生活、生产所需的水资源提供重要保障，在水资源的利用调度上发挥着重要的作用。该文分析了泵站的作用，泵站的组成，泵站机组振动的危害，并详细论述了振动的原因和减小振动的方法。

关键词：振动的危害 机组振动原因 减小振动的措施

中图分类号：TK284.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（a）-0053-02

泵站是水利工程的重要组成部分，我国的泵站几乎都承担着防洪、除涝以及灌溉等任务的实施，为人民生活、生产所需的水资源提供了重要的保障，在水资源的利用调度上发挥着重要的作用。笔者作为一名基层水利工作者，主要工作就是进行泵站的日常管理维护，保障水泵机组的正常运行。深知运行稳定性是保证水泵机组工作性能的重要指标，而一台水泵机组，是由多个零部件组合而成的弹性组合体，它旋转时所产生的旋转力，机组支撑部分的松动、转子振摆以及机组内部不正常的音响等，都是振动不同形式的表现。因此，振动是机组运行不稳定的基本表现形式，振动的大小成了机组运行稳定的重要技术指标之一。

水泵是弹性组合体，不能单独工作，水泵机组与进出水管、进出水池、辅助设备、控制设备等构成一个完整的抽水装置才能正常工作。怎样才能保障泵站机组长时间安全运行，起到兴利除害的目的呢？影响机组安全运行的原因很多，有水力形成的故障、机械原因的故障、机组振动原因引起的故障等，该文只从机组振动危害安全运行方面加一探讨。

水泵机组运行产生的原因和它的表现形式，扬程和负荷的波动、水压力的脉动、机组转动部分的振摆、机组支承部分的弹性振动等都可以引起水泵机组振动。但振动的原因，主要有机械因素引起的振动、电磁力因素引起的振动和水力因素引起的振动等。

1 转轮间隙不均引起的振动

转轮间隙不均会使主轴产生径向振摆，由于流过不均匀间隙的流速不均，导致间隙中压力不等，而使大轴产生周期性振摆。

转轮间隙不均，则流过转轮间隙的水的流速也不等。间隙大的流速小，压力大；反之流速大，压力小。压力大的必然氢转轮推向压力小的一侧，使转轮出现径向位置偏移，这个径向位置偏移又靠长的弹性轴（相对而言）来恢复原状，一直不断这样重复开始，引起振动。

随着转轮的旋转，其间隙值出现不断变化，而引起周期性的压力脉动、脉动的频率等于主轴的旋转频率，脉动的振幅变化规律，近似于正弦波。扬程、转速、动态间隙变化值的大小与压力脉 动成正比，间隙的大小与压力脉动成反比。也就是说，压力脉动引起的振动越小，转轮间隙就大。但是间隙太大，漏损水量也就大，机组效率就会降低，动态间隙变化值的大小，取决于水导间隙的大小，主轴摆度的大小和转轮的同心度偏差的大小。

案列分析：2003年安徽省淮河流域洪水较大，内涝严重，淮南市泥河排涝站肩负泥河排涝任务，泥河排涝站是安徽省大型泵站，单机3 000 kW，流量30 m3，装机4台，在2003年4台机组满负荷运行，其中一号机组振动较大，在泵壳外能听到噼里啪啦的气蚀声，汛后大修检查原因发现叶轮间隙北大南小，属于安装质量不高造成的。

2 叶片角度不同步引起的振动

叶片角度不同步，一是农机大多制造粗糙，仅做表面处理浇铸后不予加工，而翼型扭曲面，导致每片叶片不一致，因而叶片与水流的接触面不一样，方位不一样，使叶栅流量不等，形态不一样，千万转轮后的水流碰撞，引起振动，当然也会降低效率；二是叶片角度安装不统一，不规范，尤其是全调节叶片，叶片很难调整一致，一样会因水力的不平衡而引起振動。

3 启动过程引起的振动

这种振动，对于虹吸式流道而言，机组启动时，残存流道内的空气排除过程也就是虹吸形成的过程。水侧位的高低决定着振动过程的长短，水位低，可抽的真空值就多，流道内残存的空气就少，排气的时间就短，振动的时间也就短。

这种振动，对于采用拍门的平直管式流道就是这一种阻尼式的水锤振动。这种振动一般来说是难免的，但时间毕竟是短暂的，相对来说对机组的影响不是很大，若想减轻这种振动，只有在出水侧水位低于流道出口高程时启动，并采用平直管式流道，这种条件很难满足。

气蚀是水流形成的，而流道、叶片形状、角度、扬程、淹没深度等跟水流紊乱都有关系。压力变化导致水流变化，进口吸叶片的正背面产生气泡，受挤压面在进入高压区爆裂，冲击力作用在叶片和泵壳内壁面，再受反作用力的影响，引起振动，并伴有噪音。

4 其他水力因素引起的振动

（1）引水渠道不直，水流的进水池中发生流向改变，引起一连串的漩涡，将空气带入，引起振动。

（2）拦污栅堵塞，使流速相对增加，过水断面减小，降低进口压力，提高了相对速度，给气蚀的发生提供了条件。

（3）设计的或施工的肘形进水流道存在缺陷，水流在发生急剧转弯后，进入转轮，使进口流速分布不是轴对称。转弯半径大的一侧流速，低于转弯半径小的一侧。因此，压力分布也不是轴对称，其结果为间隙气蚀严重是转弯半径小的一侧的，并且这种不是轴对称的水流压力，使转轮产生径向振动。

（4）进泥块、残存的模板、铁钉、铜筋头、水泥薄壳等，导致表面不光滑都会破坏流态千万漩涡，出现紊乱而引起水流道出现如突出的水振动。

（5）运行工况点的选择，叶片进口速度三角形发生改变，没有考虑扬程的变化而引起气蚀振动。

（6）由于厂房沉陷或安装原因，引起转轮同心度的偏离，除产生间隙气蚀外，也会出现径向振动。

上述内容笔者从多角度分析了水泵机组在运行中产生振动的原因。虽然轻微振动是不可避免的 ，但运行中产生剧振则会导致整个机组损坏，甚至会引起整个建筑物的振动，所以，在日常工作中减少水泵在运行中的不良振动有着很大的实际意义。下面笔者就浅谈一下减小振动的措施。

（1）水泵要保证在正常额定转速的情况下运行，不要抽送温度过高的水体，尽量使水泵在额定流中径、缩短管长、减少闸阀等。

（2）安装时要按照规范要求施工，提高安装质量。首先，满足固定部分中心线同心，电机和水泵几何中心线同心；其次，定子铁心与转子磁极之间的间隙，叶轮间隙安装复合要求。叶轮间隙与实际平均间隙之差不要超过平均间隙的20%，并提高电机与水泵连接处的刚性强度。

5 结语

在日常工作中，要加强对水泵机组的维护保养，确保泵站正常运行，减少影响水泵机组产生剧烈振动的因素，提高水泵装置工作效率，避免机组损伤、损坏甚至被逼停机，把振动控制在一定的合理范围内。

参考文献

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