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水泵振动原因及预防

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：王磊

[导读] 摘要：水泵振动给泵组安全稳定运行带来危害，轻者损坏水泵，重者震裂机组造成人员伤亡，因此应重视对水泵振动的控制，防止水泵振动超标。

        （中电华元核电工程技术有限公司烟台分公司山东烟台 265100）
        摘要：水泵振动给泵组安全稳定运行带来危害，轻者损坏水泵，重者震裂机组造成人员伤亡，因此应重视对水泵振动的控制，防止水泵振动超标。从设计、制造、施工、运行等环节论述了水泵振动超标产生的原因，并提出了预防措施，以期为相关人员提供借鉴。
        关键词：水泵；振动；原因；措施
        引言
        水泵是工业领域的重要设备，影响供排水系统的安全运行。目前，叶片式水泵的应用最为广泛，叶片式水泵按照工作原理的不同，可分为离心泵、轴流泵、混流泵等。叶片式水泵主要是通过叶轮的高速旋转，将电能转化为水流的势能和动能，而机械转动不可避免地带来泵组的振动。重视对水泵振动的控制，防止水泵振动超标十分重要。造成水泵产生振动的原因主要有电气、机械、水力等方面，导致水泵振动产生的责任主体主要有制造、设计、施工、运行等环节。
        一、水泵振动的主要原因
        在水泵的设计、生产、安装及实际运行过程中，引起离心泵振动的原因很多，根据其特点和生产工艺，主要有以下四个方面。
        1.设计本身存在缺陷
        大功率的离心泵在设计上的缺陷会导致振动，如泵体的刚性不够，不能承受高速旋转造成的负荷。对叶轮叶片的物理构造考虑不充分、对叶轮的动静平衡要求不严格、轴承座结构不佳、基础板不够结实牢靠等，都会引起水泵的振动。
        2.生产制造质量粗糙
        生产提供方生产的水泵质量不高会导致泵体在运行过程中加速老化，泵体内部的连接部分精细度不高导致泵体同轴度出现细微偏差，叶轮轴体质量差等都会引起水泵振动。
        3.装载和安装
        在离心泵的安装过程中，基础板未找平找正、水泵轴和电动机轴未达到同轴度要求、管道配备和应力变形不合理、底角螺栓安装不牢靠、基础性刚度差等都会引起水泵振动。
        4.运行管理
        前池水位过低导致水泵出水量少、转速不足；水泵的密封性不好有空气进入；水泵运行过程中每隔 2 h 检查工作的质量不高。
        二、水泵管路及基础设计
        对于大型水泵而言，由于水量大、各个结构尺寸大，管路、阀门、水流流态等对系统的影响较大，其设计与小型水泵的差异较大，若设计单位经验不足或考虑不周，容易造成设计缺陷，导致水泵振动。
        1.流道水流均匀性差。对于立式斜流泵而言，当设计单位设计的水泵底部吸水池的设计与水泵厂家要求的尺寸不一致时，进水的水流不均匀，水流在吸水口周围形成吸气漏斗涡，空气被吸入泵体后形成气囊，迅速爆裂后引起水泵振动。同时，流道不均匀，导致吸水喇叭口进水的均匀性差，旋涡影响加强，引起泵体内动水压力变化，空腔气囊受压缩膨胀，引起水泵振动。火电厂循环水系统的水量非常大，流道的设计应遵守《火力发电厂循环水泵房进水流道设计规范》 DL/T 5489—2014 中的相关规定，保证流道内水流均匀稳定，控制流速，防止涡流。
        2.水泵出口未设置传力接头。对于液下安装的立式斜流泵，管道穿墙处应设置防水套管、传力接头等附件，防止管道应力传导至泵体。当设计疏忽，未设置套管以及伸缩节时，水泵振动风险加大。
        3.水泵出口管路阀门未设置底座。对于大型水泵，水泵出水口需要设置止回阀、手动蝶阀、电动蝶阀，而这些阀门的质量较大，若设计时仍按照小型水泵的设计思路，阀门底部不设置支撑，在出口管段上长期承担阀门的重力，必然导致管道应力传递至水泵，成为水泵振动的诱因。
        4.轴承润滑水选择不合理。大型水泵多选择赛龙轴承，赛龙材料是由三次元交叉结晶热凝树脂制造而成的均质聚合物，其性能超越传统的轴承材料，材料具有稳定的化学特性，不存在老化问题。但是，水中含沙量较大，而轴承的润滑水又由水泵出水提供，将会导致轴套与轴承磨损过快，间隙变大，振动超标。
        5.水泵基础刚度不足。水泵基础的设计根据水泵厂提供的动荷载、静荷载等作为输入参数，若不考虑水泵叶轮高速旋转引起的荷载变化，水泵基础荷载刚度不足会引发水泵振动加剧。。

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        三、施工环节
        1.水泵基础土建施工及水泵管路安装
        ①水泵基础不合格水泵基础的施工会影响水泵的振动，若二次灌浆情况不好，分层部位内部清理不干净，灌浆孔内残留很大空间，会导致地脚螺栓固定不牢固，进而影响基础的稳定性，引发水泵振动。
        ②基础垫铁施工不合格韩立争的观点是某工程由于未按照设计图纸中的 32 对垫铁要求进行设置安装，而是仅设置了 8 对垫铁，少了 24 对垫铁，使水泵底板不平，水泵运行不稳定，导致振动超标。
        ③ 水泵出口管路安装偏差在水泵出口管路水平直管段，泵房内管道安装与室外管道安装常常为不同的施工单位，施工顺序安排不当，施工时不严格按照图纸施工，管道基础压实不足，会导致管道基础的不均匀沉降，导致管道产生应力，若泵房内消除应力的措施不完善，则会导致水泵振动超标。
        ④ 水泵整体安装偏差联轴器与电机轴的对应部分安装中，其摆度值稍有偏差，就会造成泵体的振动。泵体的安装不到位，也会造成振动的出现，这主要是由于转子出现不平衡运动，使泵体中的轴线不对中，或是相关部件的安装精度差，也会导致泵体的安装不达标[14]。⑤ 泵房基础沉降不均匀华润电力（常熟）有限公司由于水泵基础不均匀沉降，泵转子的同心度和泵台板的水平度无法达到设计值，使转子部件倾斜运行，泵轴的中间支架受力不均，出现中间支架与筒体间隙变大的现象，使轴承、轴套、叶轮磨损也跟着变大，进而引起泵振动变大。
        2.施工环节的质量控制选择经验丰富的施工单位；重视施工监理，保证按设计施工；切勿盲目赶工期而忽视施工质量。
        四、运行环节
        1.水泵运行调度不合理。在火电厂循环水系统中常常采用大型的立式斜流泵，带自然通风冷却塔的二次循环冷却系统，冷却塔内外围配水，在冬季时，为防止冷却塔结冰，需要运行 1 台循环水泵（夏季时为 2 台）。若运行人员经验不足，运行 2 台循环水泵，冷却塔仅外围配水，水泵运行工况点严重偏离设计工况点，水泵效率大大降低，可能导致电机出力不足，使电机超电流、超负荷运行，引起水泵振动[16]。
        2.滤网堵塞未及时清理。当水中的杂质较多时，堵塞滤网，导致滤网水头损失增加，水泵吸水池水位过低，引发水泵汽蚀，叶轮、轴承等部件损坏，引起水泵振动[17]。
        3.流道内淤积。淤泥当流道底部污泥淤积、变硬后会引起水流涡旋，影响水泵进水流态，进而引起振动。
        结束语
        随着世界科技的不断发展和进步，国内外水泵设计制造技术、水泵性能及故障的相关测试技术也不断创新，一些优秀的外国企业也进入中国，与中国的水泵厂合资成立公司，另外从安装、运行管理的各个环节对水泵进行精准控制和管理，避免发生振动故障，为泵站的安全稳定运行提供有力保障。
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