大型立式轴流泵振动分析及处理

米文忠

【摘要】根据博斯腾湖东泵站大型立式轴流泵机组在运行中出现的振动增大、噪声增大的现象，简要分析原因，提出处理意见，经过技术分析及处理，水泵机组振动大、噪声大的情况得到改善。

【关键词】大型立式轴流泵；振动分析处理

一、引言

博斯腾湖泵站位于博斯腾湖西南岸，是巴州国民经济发展的命脉工程，具有满足孔雀河流域农田灌溉、工业及城乡生活用水需求，保護塔里木河下游生态环境、防洪、抗旱、增加已建电站的发电量等多方面的综合效益。

博斯腾湖泵站分为东泵站、西泵站，东泵站装机容量5 x 1100千瓦，设计抽水流量45m3/s，加大抽水流量54 m3/s，设计扬程为6.07米，为大（Ⅱ）型轴流泵站，是塔里木河流域近期综合治理项目中三个标志性工程之一。博斯腾湖东泵站大型立式轴流泵机组在运行过程中出现了振动增大、噪声增大的现象，组织技术人员进行讨论分析后，采取了一些处理措施，水泵机组振动大、噪声大的情况得到一定程度的改善。

二、大型立式轴流泵振动原因分析

大型立式轴流泵在运行过程中产生的不平衡力，是水泵机组产生振动的主要原因。引起水泵机组振动的原因主要有机械力不平衡、电磁力不平衡和水力不平衡三种形式。

1、机械力不平衡引起的振动

水泵机组机械力不平衡引起振动的原因主要有：

（1）水泵机组的转动部件在加工制造过程中是不可能达到绝对平衡的。在离心力的作用下，转动部件旋转过程中会产生类似弓状的回旋。当转动部件的转速接近于临界转速时，就会形成共振现象。

（2）电动机的转子与主轴不同心，轴线偏移、摆度增大是转子振动的主要原因。转子的轴向力重心和推力轴承的重心不重合，水泵机组在运行过程中，推力轴承因受力不均而产生不均匀的轴向变形，镜板摩擦面产生晃动、机架垂直振动增大，大轴摆度增加。

（3）水泵泵轴发生弯曲变形后，在运行中摆度超标，振动增大。

（4）轴流泵中导轴承的作用是用以引导机组的转动部件准确地绕轴线转动，承受转动部件的径向力。当水泵机组的水导橡胶轴承发生严重老化、龟裂、脱落等现象时，在运行中摆度增加，振动增大。

（5）当电机轴和水泵机组主轴的中心线偏差较大、主轴线折线较大、导轴承重心与机组重心不同心，以及水泵偏离最优工况等情况发生时，水泵机组的振摆更大。

2、电磁力不平衡引起的振动

水泵机组电磁力不平衡引起振动的原因主要有：

（1）当电动机转子绕组发生匝间短路故障时，转子磁极的磁动势减小，此时会出现径向不平衡磁拉力，致使电动机转子发生振动。其特征是电动机转子通入励磁电流时，就会发生振动，且振动的幅值随着励磁电流的增大而加大，当退出励磁电流时，振动同时消失。

（2）电动机的转子与定子椭圆度大、空气间隙不均匀也会引起水泵机组振动。

（3）电动机定子铁芯的整体性不够、磁极次序错误也是引起水泵机组振动的常见原因。

3、水力不平衡引起的振动

水泵机组水力不平衡引起振动的原因主要有：

（1）水轮机叶轮加工质量不好、安装质量不良、叶片分布不均匀、流道内被杂物阻塞等原因，造成水轮机转轮来水不对称，产生不平衡力。

（2）水轮机的转轮中心偏离水泵机组中心。水泵机组运行过程中，在横向水压力的合力的作用下，迫使叶轮进一步偏离机组中心。

（3）间隙的变化引起的水泵机组振动，一般分为两种，一种是叶轮中心线与泵壳中心线偏移引起的；另一种是叶片角度不对称和叶片磨损程度的差异造成的。

（4）水泵机组在运行过程中产生的汽蚀振动。

三、东泵站水泵机组振动增大的处理

1、按照水泵机组大修规范的要求，严把大修质量关，尤其重视电动机定、转子同心度、水泵机组主轴连接摆度值、导轴承间隙等重要技术参数的测量及记录。

2、将水泵机组的叶片由全调节改为不调节。通过在叶片调节机构活塞上、下部加装金属圆环，对活塞进行固定，使操作架和耳柄不能移动。

3、水泵汽蚀的原因大多基于水泵本身结构设计，因为水泵机组在运行过程中叶片不能调节，应根据水位情况，确定叶片角度，使水泵在高效率区和稳定区运行。

4、对受到严重汽蚀的水轮机轮毂和叶片，根据磨损程度进行补焊打磨处理，叶片角度不对称时应局部扩大检修；叶片磨损严重时应更换叶片。

5、根据泵轴轴线变形情况，采用轴颈处理方案，虽然不能彻底解决轴线不直的问题，但可有效改善。

6、当叶轮中心线与泵壳中心线发生偏移时，在安装过程中要注意监测下水导的位置，在回中完成后立即安装下水导，并采用定位销钉来定位。

7、将巴氏合金推力瓦更换为耐磨性好、导热系数小、绝缘性能好的弹性金属塑料瓦。

8、对于电动机的转子与定子椭圆度大、空气间隙不均匀引起的水泵机组振动，可以在水泵机组大修过程中，采用人工吊中的方式，以水泵下水导窝为基准，对电动机定子进行同心度调整，用钢琴线配合千分尺对电动机定子的椭圆度进行测量。为了确保电动机运行的可靠性，在水泵机组大修工作完成后，应当对电动机的定、转子绝缘电阻、直流电阻进行测量，并经过耐压试验检测合格。

9、检查所有连接部位连接紧固，水泵机组盖板螺栓紧固。

10、对于水泵机组在运行过程中出现的振动突然增大的问题，可采取真空破坏阀排气的方法进行处理，严重时根据东泵站水泵机组性能，停机倒转三十秒左右，使水泵机组进水流道的水流全部倒排，迫使进入水泵机组进水流道的杂物全部排出。

四、结论

博斯腾湖东泵站大型立式轴流泵机组在运行过程中振动大、噪声大，泵站组织技术人员经过技术讨论分析原因，根据水泵机组振动变化的具体情况，采取了不同的处理措施。针对水泵机组在运行过程中出现的振动突然增大的情况，采用真空破坏阀排气、停机倒转数十秒的方法进行处理；针对水泵机组一直持续的振动大的情况，在水泵机组大修过程中逐项查找原因，进行处理；同时严把大修质量关，严格按照水泵机组大修的技术规范要求，保证水泵机组摆度、同心度、轴瓦间隙等重要技术参数值在规定的范围内。通过采取以上措施后，东泵站水泵机组的振动现象有所改善。

参考文献：

1. 徐泽林. 泵站机电设备维修工与泵站运行工[M]. 黄河水利出版社，1996

2. 张德利. 泵站运行与管理[M]. 河海大学出版社，2006

3. 仇宝云. 大型立式泵机组安装要素分析与控制[M]. 水泵技术，1998