离心泵振动高的原因研究及解决对策

中轻日化科技有限公司 吕金虎

1 引言

电机与软水循环泵之间是通过星形弹性联轴器来传递扭矩，电机轴和循环泵轴在对中时，轴向、径向是否平行、间隙大小是否相同，会直接影响到泵和电机的运行状态，对中不良时循环泵振动增大的几率会大幅提高、机械密封极易损坏、机泵效率会下降、能耗也会增加。良好的对中可以减少生产损失、延长设备的使用寿命、减缓轴承和机械密封的失效、降低设备的振动、减轻对减震垫的磨损、降低维修成本、减少能耗[1-5]。

我公司坐落在上海市金山区，拥有2套4.5万t/年和一套1万t/年非离子表面活性剂的乙氧基化生产装置，于2015年建成并顺利投产。主要产品为脂肪醇聚氧乙烯醚，文中离心泵是由杭州碱泵有限公司制造，该泵参数见下表。

电机功率内容 IN300-250-名称 型号规格 流量m³/h扬程m转速r/min电机型号400-PI 900 25 1490 YB3315S-4W 110kW

电机配置黑龙江佳木斯电机有限公司制造，转速1490r/min 防爆电机。该乙氧基化装置由前处理、主反应、后处理单元均设置换热器，换热器是间歇式升温和降温工况，温度控制要求高，需要快速升温，该离心泵属于主反应单元，使用介质为：软化水，工作温度165℃，工作压力1.5MPa,整个水循环泵采用全封闭系统，为防止管线内软水气化，安装有高位槽并加氮气增压，通过换热器为反应系统提供热交换。

图1 设备安装图

二次循环泵使用三爪联轴器连接，在运行中发现联轴器间减震垫特别易破损，机封也易发生泄漏，同时伴随泵体振动升高、机械密封泄漏等问题。通过综合分析，离心泵振动可能是由联轴器找正、进出口管线移动等原因造成。

2 离心泵振动高的原因

离心泵在运行过程中出现振动情况，会大幅度缩减其使用寿命，不仅无法发挥其使用效果，还是给各使用公司带来不必要的成本损失，总结引起离心泵高振动的原因如下[6]：

离心泵安装时的基座、水泥基础以及地脚螺栓松动等问题，会影响离心泵的稳定性，从而导致离心泵运行振动高。

（1）联轴器不对中。由于联轴器找正精度关系到电动机能否安全稳定运行，在机电安装工作中必须给予高度重视。在实际应用中发现，当联轴器对中精度较低时，会出现离心泵运行振动高的普遍现象。

（2）管线位移。我司使用的离心泵进出口管线直径为∅300，设备相互连接多，且管线与冷热交换设备连接，路径较长，设备运行过程中因工艺需求，频繁的热胀冷缩会使管线形成一定程度的位移，进而导致离心泵出现振动高的现象。

（3）零部件老化。离心泵箱体内的轴承与电机轴承使用老化导致其间隙增大也会引起离心泵振动高的问题。

（4）减震垫破损易导致机封泄漏。由于该离心泵与电机采取三爪直联方式，离心泵使用橡胶减震垫，目前发现只要减震垫破损严重，离心泵振动就会有明显的升高。

（5）温差变化。经过长时间观察发现管线由于工况的原因，即在短时间内且温差变化较大的环境中，管线频繁热胀冷缩，极易造成位移，使减震垫产生磨损，进而导致泵振动高和机封泄漏的问题。

3 解决方法

3.1 提高联轴器找正精度

联轴器找正精度越高，设备和电机的轴承、机械密封、减震垫等使用寿命也越长。设备运行的震动也小，设备运行也越平稳。选择合适联轴器对中方法可以提高联轴器的找正精度。下面浅谈联轴器找正的几种常用测量方法[7]。

3.1.1 直角尺及塞尺测量方法

使用直角尺及塞尺测量的具体操作方法如下：联轴器的找正可以将直角尺贴靠在2个联轴器外圆表面，一般以循环泵的联轴器为基准，用目测的方法观察直角尺与联轴器外圆之间的间隙，通过调整间隙至大小相同即可。这种方法的优点在于操作简单，但精度不高，找正误差较大，有时无法达到工艺要求，在投入使用后出现故障的频率较高，不但影响生产，还会造成人力物力的浪费，给设备安全运行带来隐患。因此本方法只适用于转速低，找正要求不高的动设备联轴器的对中安装测量。

3.1.2 百分表测量方法

百分表测量方法是联轴器找正测量时常用的方法，首先把磁力表座装在循环泵半联轴器作为基准，用百分表去测量电机联轴器间的径向和轴向间隙的偏差值。此种方法测量的优点使联轴器之间对中的精度得到极大的提高，对中的效率也得到提高。百分表价格低，成本便宜，适应性强。但对测量过程中得出的数据需要进行分析计算，来确定电机的调整值，测量技术要求高，百分表表架的安装也会因设备不同而变化。故此，用百分表对中法找正较困难，维修人员在设备对中找正时因计算数据繁琐被逐渐淘汰。

3.1.3 激光对中仪对中

激光对中仪器是由德国普乐福尼克公司在20世纪80年代初发明的，该仪器是通过使用多用途支架，将一个低功率激光发射器和一个接收器分别安装在联轴器的两侧，利用计算机收集到的激光束在传感器位置上的变化数据以及联轴器中心到接收器的距离数据来确定联轴器是否对中。此方法优势明显：

（1）测量精度高。激光对中仪器的测量精度能达到0.001mm，是百分表的测量精度的10倍；由于百分表测量需安装支架，会有挠度误差，同时星形联轴器两半间距离比较远、转动速度快、对找正精度要求高、价格昂贵的转动设备对中非常适合。

（2）生产成本低。通过提高旋转精度，极大的降低了设备故障的发生率，延长了设备的工作寿命，企业的能耗和维修成本也得到降低。

（3）工作效率高。由于激光对中仪自带支架，可以减少反复找正调整的时间，根据使用该仪器的厂家反馈的情况来看，激光对中仪的对中效率比百分表对中的效率有10倍左右的提高。

（4）工作强度降低。激光对中仪的操作方法简单、易学，维修人员只要认真学习说明书，很快就能掌握其使用方法，而传统的对中方法，维修人员要用较长的时间才能熟练掌握，并且在对中过程中需要人工计算、反复调整，不仅耗时耗力，而且劳动强度大。

（5）激光对中仪设备购买成本高，需专人使用、保管。激光对中仪拥有较多的优点，克服了几种联轴器传统对中方法的缺点，在设备安装维修上的应用已越来越广泛。

3.2 减震垫问题解决对策

在更换新的减震垫时，必须对离心泵运行的整个系统内介质软化水进行降温处理，以保证机械密封内O 型圈的伸缩量及使用要求，同时保证更换减震垫后运行的离心泵不因更换减震垫而造成机械密封泄漏，只能采取更换减震垫时，尽可能一起更换新的机封，虽然维修工作量加大，成本提高，但为降低对生产的影响又能在一定程度上为下次解决问题赢得时间，但就目前的问题又难以得到解决。

3.3 管线位移问题的解决方法

针对管线位移导致的离心泵振动过大的问题，可以尝试拆开泵出口和入口管道以消除管线应力对运行机泵产生的影响，保证机泵在无附加应力状态下运转。此外，重新对机泵管线进出口安装同直径的膨胀节，并对接口法兰安装的平行偏差、径向位移及间距都进行相应调整。从运行来看，更换减震垫的频率有所降低，设备找正相对容易，但在运行中减震垫的易破损导致振动升高问题看，位移不是主要因素，尚存在其他未明原因。

4 结语

通过以上研究发现，使用激光对中仪找正联轴器对中的方式，能够提高精确度，从而缓解离心泵的振动问题。管线位移的问题可以通过安装膨胀节得到缓解。离心泵减震垫的易破损、机封的使用寿命短的问题，目前只能依靠更换新部件来解决。对于零部件老化导致的离心泵振动高问题，目前只能通过更换新部件来得到缓解，经与设备厂家沟通发现，即使对箱体轴承和电机轴承同时更换同品牌、同型号规格的轴承，安装完毕后运行也存在同样问题，因此还需要进一步研究。