离心泵自激振动原因与解决方案分析

黄德彬

（大庆油田有限责任公司第一采油厂试验大队，黑龙江 大庆 163000）

作为辅助设备，离心泵在石化行业不可或缺。该设备运行是否可靠，与企业安全、经济发展息息相关。但是，由于动力装置过大，回转设备速度快，使离心泵出现一些振动问题，损坏设备部件，出现密封泄露问题，甚至引发设备停运的严重后果。生产工作中，要关注离心泵运行情况，依托专业技术手段，把设备故障率降到最低，保证日常各项生产工作顺利进行。

1 离心泵结构组成

离心泵构成相对比较复杂，除了常规叶轮、泵体、泵轴、轴承之外，还包含密封环、填料函这一系列结构部件。在离心泵内，叶轮作为核心部件，始终处于高速转动状态，而叶轮上的叶片又非常关键。经静平衡试验，合格后，装配叶轮。装配中，内外表面应光滑，把水流摩擦损失降到最低。泵体又名泵壳，作为水泵主体，作用在于支撑固定，与轴承安装托架连接在一起。泵轴功能在于使联轴器、电动机处于连接状态，让叶轮接收电动机转矩，便于机械能传递。轴承把透明油用作润滑剂，加油直至油位线处。倘若油过多，会沿泵轴渗。反之，过少又容易增加轴承温度，引发烧毁事故。当水泵处于运行状态时，轴承温度可达85℃以上，常规运行温度在60℃左右。密封环，别名减漏环。填料函的主要构成元素为填料、水封环、管、填料筒、填料压盖。其能够对泵壳、泵轴间孔隙进行封闭，禁止泵内水外流或空气进入泵内，营造一个真空水泵环境。泵轴和填料处于摩擦状态，会生成热量，发挥水封管优势，注水至水封圈内，使填料冷却。巡回检查水泵运行情况时，重点检查填料函，每运行600h 更换一次填料。

2 离心泵自激振动原因

工作状态下，引起离心泵自激振动的原因非常多。文章从机械、水力、电磁力3 个方面作简要论述，找出症结所在。

2.1 机械原因

处于运行状态下的离心泵，内部轴承和组件摩擦剧烈，倘若高速运转时间过长，润滑油会因温度过高而挥发。为使离心泵始终保持正常工作，需要反复涂抹润滑油。因设备保养不当，使部件质量不均，引发振动情况。运转状态下的离心泵，因负荷增加，使振动频率、幅度过高，干扰泵体结构。假使内部机组发生中心偏离情况，振动由轴承磨损、轴瓦与对称中心偏离引起。离心泵小幅度振动多因轴承非对称受力所致，振幅受运动强度影响。倘若离心泵结构发生磨损、腐蚀情况，会对转子质量产生干扰，引发破坏性故障。在离心泵内，叶轮非常关键，安装联轴器时，若同心度偏差，会阻碍离心泵启动，发生振动情况。最初，离心泵振动不明显，经过一段时间使用之后，螺栓发生松动，中心偏移，发生振动，甚至共振情况。开机时，能够直观显示出该问题，驱动端振动幅度比非驱动端大。

2.2 水力原因

当离心泵处于运行状态，发挥压力传感器作用，对介质内脉动压力进行测量。额定电流情况下，脉动压力并不是很大，二者成正相关。在叶轮附近，脉动压力过大，对水泵产生击打，一旦其与水泵内一些装置固有频率相近或一样，发生共振问题。除此之外，一些振动问题因旋涡、脱流所致。如果离心泵进水管与吸水池内部垂直，因动态水流作用，发生卡门涡现象，出现振动问题。

2.3 电磁力原因

除了上述情况之外，离心泵自激振动也可能因磁场内部能量不均、电动机铁芯硅钢片松动等所致。具体而言，处于运行状态下的离心泵，因电动机内部发生一相失衡问题，电磁力对定子产生影响，发生振动，但电动机仍保持正常运行。该背景下，振动频率与定子架固有频率一样，产生共振。当断裂的笼条足够多，在1/7 以上，电动机会有声响，机身振动激烈。电动机的振动因铁芯硅钢片松动所致，有噪音产生。

3 离心泵自激振动解决方案

3.1 增加平衡程序

离心泵运行一段时间后，需要作大修处理。这一过程中，检测一些多级泵的直线度。常规情况下，径向跳动值在0.05mm 以内，反之，需作校直处理。采用专业技术手段和方法，对叶轮、各类回转零部件等转子部件进行更换。该背景下，添加转子动平衡检测工序，发挥其优势，对转子不平衡量进行控制，确保设备平衡精度始终在G2.5 以上。检修工作中，把交工文件作为参照指标，依据相关记录，对转子平衡转数加以确定。同时，还要优选低速动平衡试验，应用到刚性转子中。在挠性转子中，平衡试验转速可与转子工作转数相同，或者，高出转子工作转数。

3.2 优化离心泵设计安装

为对离心泵自激振动问题加以规避，设计人员要对离心泵进行科学设计和安装。设计工作中，以平衡测试方法，检验离心泵转子，使其处于对称性运转状态。除此之外，设计人员还要对离心泵管道安装工作进行科学规划，发挥相关设备优势，使管路伸缩节、滑轨组织等始终保持正常运行状态，并对基础元件支撑加以强化，以免发生离心泵和固定地基发生共振问题。安装工作中，把叶轮质量作为重点把控内容。依据相关问题，对各项处理工作加以集中，准确收集、汇总各类问题数据、参数信息等，确保安装操作过程更加规范，并对相关安装机制加以优化和应用，保证整体工程项目达标，实施效果好。

3.3 加强离心泵维护工作

在离心泵自激振动问题处理中，每隔一段时间，都要开展维护工作，并把临时巡检工作落实到位。采用科学的方法，全面检查离心泵表面、声音、性能等各个指标，结合具体问题，把与之相关的处理方案确定下来。维护工作中，维修人员还要重点处理螺栓松动、弹性胶圈损伤、平衡管发热等一系列问题，在第一时间内，润滑、清洗离心泵，以免因使用时间过长，发生机械损伤情况。除此之外，还要关注细节，确保离心泵整体管理及检修工作达标，使该设备运行效率得到明显提高。维修人员要具备较强的责任感，不断提升自身素质，熟练掌握各类维修技能，依次把监管、检验工作落实到位，形成离心泵常态维护机制，保持良性生产。

3.4 加强设备巡查和基础检测

每隔一段时间，依托专业技术手段，检查离心泵运行状态，确保其使用正常，对水力波动适当控制，以免振动过大。一些离心泵被用来输送冷凝水，汽蚀余量要求不高，需要对进口堵塞、漏气、大流量运行等情况加以规避，免于叶轮气蚀问题。离心泵无论基础底座，还是锚固件，都在混凝土内。处于运行状态下的设备，各类振动依托基座互为干扰，状况复杂。该过程中，会发生基础底座锚固件松动情况，加剧设备振动，出现一系列共振问题。处理这种状况的最佳方法是依据工作环境，定期对离心泵基础进行测频处理，判断有无缺陷、松动情况。当固有频率发生改变，需要对基础进行加固，使其具备较高的刚度，减少振动，并对共振问题进行有效规避。

4 应用实例

选定一成品油管道作为案例分析，注入支线第一站给油泵、主泵各2 台，1 用1 备，处于并联设置状态。将油推水方式应用到管道生产中。在前期阶段，注水时，发现其中1个主泵振动过大，电机振动指标与具体要求相符合。仔细核查泵机组内的重点零部件、电机-泵同轴度等各类参数，结果表明，无异常情况。尽管，后期输油工作中，振动值下降，但仍相对较高。经研究可知，振动原因为泵基础不达标，因施工环节振捣不充分所致，甚至使基础内部有两处大空腔。优选微创注浆方法，对其进行修复和处理。修复工作结束之后，该泵机组振动值恢复正常，符合常规生产要求。

5 结语

综上所述，离心泵构成复杂，属于专业类设备，技术操作难度大。当离心泵处于运行状态时，既要对离心泵结构组成具备清晰的认识和了解，还要从机械、水力、电磁力3 个方面，明确引起离心泵自激振动的原因。采用专业技术手段，增加平衡程序，对离心泵设计安装工作加以优化，并对其进行科学维护，将设备巡检和基础检测工作落实到位，使离心泵工作效率能得到明显提高，把故障率降到最低，为后续各项工作开展奠定良好基础。