离心泵振动常见原因分析及预防措施

白英杰

（中国石油大庆石化公司腈纶厂，黑龙江大庆 163714）

0 引言

离心泵主要由泵体、泵头、支架、泵轴、联轴器、叶轮、轴承、机封或盘根等零部件组成，振动是评价离心泵运行可靠性的一个重要技术指标，引起机泵振动的因素较多，通常包括离心泵转子动态不平衡，泵轴同轴度偏差大及对中不好，地脚螺栓未完全紧固，各零部件装配间隙不当产生碰擦，管道附加与残余应力作用，工艺操作波动或抽空等，各种因素可能单一作用于机泵上，也可能多种因素组合作用于机泵上，其引起振动现场和振动大小也不相同，需要及时采取措施，使其运行在可靠的允许振动范围内，将对机泵的损害降到最低。

1 离心泵振动超标的危害

根据SHS 01003—2004《石油化工旋转机械振动标准》，可将离心泵振动烈度评定等级划分为4个区域，即A，B，C，D，A区为优秀状态，B区为合格状态，C区为不合格状态，D区为不允许状态，当离心泵振动到达C区和D区时，将会出现振动超标，并对机泵产生一定危害。①导致离心泵不能正常运行：②引起管路或电机振动，影响其寿命；③造成机封、轴承或油封等损害；④使地脚螺栓、联轴器螺栓等松动；⑤造成基础裂缝或破损；⑥造成管路阀门、滤器等损坏；⑦产生噪声，损害员工身心健康；⑧严重时，会造成设备损伤或损坏。

2 离心泵振动原因分析

结合离心泵结构形式、工作原理及操作工况，分析引起机泵振动的原因主要有7个。

2.1 泵轴原因

（1）离心泵转子轴多为带多级台阶的细长直轴，其运行挠度较大，易出现局部刚度不足和整体同心度偏差大等情况，引起泵轴和轴承、直口等部位碰磨，产生振动。

（2）叶轮和转子的重量附加在泵轴上，当机泵长时间停车时，使泵轴受一个方向作用力，引起泵轴弯曲，再次使用时，叶轮、轴承及泵轴等传动部件会出现动态不平衡，使叶轮与泵体和隔板发生摩擦，便会出现不同程度的振动。

（3）泵轴较长，叶轮受输送介质冲击影响，会使泵轴负荷加大，造成振动。

（4）轴端与叶轮、联轴器连接间隙过大，引起轴向工作窜动量动态调节不当，造成泵轴过量窜动，引起轴承振动。

2.2 联轴器原因

（1）联轴器采用吸振性较差的刚性或半刚性连接结构，无法有效减振，引起振动。

（2）联轴器连接螺栓与螺栓孔径向间隙不足或过大，造成联轴器对称性破坏，产生振动。

（3）联轴器采用加长工字节连接，易出现同心度下降，产生偏心力，造成振动。

（4）联轴器端面加工尺寸及精度不足，本体自身或与泵轴出现端面配合不良，间隙太大，出现振动。

（5）联轴器静平衡或动平衡不良，增加了振动。

2.3 叶轮原因

（1）叶轮质量分布不均匀，如铸造质量不合格，加工精度不足，介质气蚀或腐蚀叶轮，流道腐蚀等，均会使叶轮质量分布不均，出现偏心，产生振动。

（2）所选叶轮不适应所用工况，如叶轮闭式、半闭式或开式结构，叶片数量，流道数量，流体切线等，不适用工艺工况，也会产生振动。

（3）运行中，叶轮口环和泵体之间、叶轮和隔板间隙、叶轮和轴套端面间隙等不当，均会产生摩擦和碰撞，引起振动。

2.4 泵基础原因

（1）机泵和电机混凝土基础强度不符合设计及工况要求，基础混凝土配比和牌号较低，或未按规定加设钢筋网，易产生破坏性变形，使用时，出现振动。

（2）机泵和电机地脚螺栓强度不符合工况要求，易产生过塑性或破坏性变形，使用时，出现振动。

（3）机泵和电机与钢结构支架接触面切合不实或固定形式不合理，存在过大间隙，运行时，吸收、传递及隔离振动能力差，引起振动超标。

（4）基础地脚螺栓松动，整体性差，引起约束刚度降低，使机泵振动加剧。

2.5 管线及安装原因

（1）泵进出口管线、管托支架强度和刚度不足，时间长，变形过大，使管线及附加介质的重量集中压在泵体上，造成机泵和电机轴向对中性变差或偏心，运行产生振动。

（2）管线在安装时，存在野蛮作业，泵体和管线法兰间有残余内应力，或机泵进出管线法兰松动，约束刚度降低或失效，使用时，出现振动。

（3）输送介质存在较大颗粒杂质或管线内壁腐蚀掉渣，杂质或掉渣进入泵叶轮流道内，堵塞流道，产生憋压，引起振动。

（4）输送介质气液夹带严重，易造成泵内气缚，高温摩擦，产生振动。

（5）进出口管线阀门不能有效开启，存在压力阻聚，流场不畅，压力波动，造成振动。

2.6 轴承及润滑原因

（1）机泵和电机轴承选型或装配方式不合适，使轴向和径向作用力无法有效平衡，如只有径向约束，而没有轴向约束，运行时，轴向窜动量较大，出现碰擦振动。

（2）轴承强度和刚度较低，无法有效保证其临界转速，引起振动。

（3）轴承滚动接触不良，导致耐磨性下降，易引起振动。

（4）推力轴承或其它滚动轴承磨损，使轴的纵向窜动振动及弯曲振动加剧。

（5）润滑油（脂）选型不当，或存在变质或杂质含量超标导致的润滑故障，会使轴承工况恶化，引起振动。

2.7 电机及其他原因

（1）电机转子动平衡差或轴承质量问题，运行时，存在碰擦，产生不平衡电磁力，引起电磁力振动。

（2）泵内介质流动时，对泵体的摩擦和冲击，如介质撞击隔舌或导叶前缘，造成振动。

（3）泵体内压力脉冲，主要由叶轮密封口环、机封密封环等间隙过大引起，造成泄漏损失大，回流大，使转子产生动态不平衡和压力脉冲。

3 离心泵振动的预防措施

3.1 设计、制造及选型

（1）离心泵整机设计应结合具体工艺工况，符合API（American Petroleum Institute，美国石油学会）和国标等相关标准，水力实验满足工况要求；泵轴设计时，尽量采用短轴结构，同时增加转子支撑轴承数量，减少支撑间间距；叶轮及流道设计时，充分考虑介质物化性质，做到减少气蚀和脱流发生，合理选择叶片数量、出口角等；联轴器设计结构具有良好的减震性；管路设计符合流体流场要求，尽量减少压降及能量损耗，同时增加管托等支撑；基础设计时，混凝土配比和牌号符合要求，一般C25，如大型离心泵基础，还应增加相应钢筋网，以提高强度，基础底板和支架强度及刚度符合要求，严禁降级选材，电机支架和基础可做成一体或面接触；地脚螺栓布置时，适当增加螺栓套数，避免泵体直接和刚度很大的基础接触。

（2）离心泵制造，需要按合同和技术协议要求，定期、定人进行检查，并对隐蔽项目进行监督作业，发现问题及时处理，未验收检查项目，严禁进行下道工序。

（3）轴承、机封等部件选型时，应充分考虑离心泵设计、制造、装配等工艺，同时符合力学结构要求，如轴承既有轴向力，又有径向力时，不能仅考虑单一力；机封选型时，充分考虑动静环密封面、弹簧等材料及形式，需要满足工况最高要求。

3.2 安装与维护

（1）轴和转子，安装前检查确认离心泵轴、电机轴、传动轴是否存在弯曲变形或质量偏心问题，如若存在，需要校正和进一步加工；若检测表明，轴实际已经弯曲，则需要更换或矫正；同时检查轴端面间隙，间隙值过大，表明轴承已经磨损，需要更换。

（2）叶轮，动、静平衡是否符合要求。

（3）轴承，需确认轴承结构形式、游隙及等级是否符合工况要求，同时检查润滑是否良好；设计滑动轴承结构，轴瓦检修需遵循先刮瓦，后研磨，再刮瓦等循环程序，确保轴瓦和泵轴接触面积及油道符合要求，标准规定瓦背与轴承座接触面积应在60%以上，接触角度保持在。

（4）联轴器，紧固螺栓间距符合要求，弹性柱销和弹性套圈与联轴器接触减震良好，若太松或太紧，则需要调整或更换。

（5）基础、支架和底板，若发现存在振动的支撑件有疲劳情况，应进行分析，已决定是否更换或制定防护措施，防止因强度和刚度降低问题造成固有频率下降。

（6）间隙，保证安装时，叶轮和隔板、叶轮和轴套、叶轮口环和泵体、机封动静环压缩量、轴承和压盖、联轴器和机泵端面等各零部件装配间隙。

3.3 操作及其他

（1）工艺操作，进行启停及切换操作时，严格执行操作规程，避免抽空、气蚀、气缚等情况发生。

（2）盘车，对停运离心泵，定期进行盘车，避免泵轴弯曲或变形。

（3）轴管路及滤器，定期对管路及滤器进行清理，避免物料沉积或堵塞。

4 结束语

以上是引起离心泵振动的常见原因及预防措施，并不能包含所有原因及预防措施，单独个体离心泵出现振动时，需要结合实际工况分析，可能涉及一种或多种组合，可以采取逐一因素分析法一一分析，尽量避免同时交叉分析，易出现混乱。