水泵震動的原因及處理方法
針對水泵機組的各部件存在的振動，分析了產(chǎn)生振動的原因。
從水泵的水力、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，到泵的安裝、運行、維護(hù)等方面幾提出了減輕泵振動的措施。
結(jié)果表明，保證泵零部件結(jié)構(gòu)尺寸、精度與泵的無過載性能等水力特性相適應(yīng);保證泵的實際運行工況點與泵的設(shè)計工況點吻合;保證加工精度與設(shè)計精度的一致性;保證零部件安裝質(zhì)量與其運行要求的一致性;保證檢修質(zhì)量與零部件磨損規(guī)律的一致性，可以減輕泵的振動。
　　　　振動是評價水泵機組運行可靠性的一個重要指標(biāo)。振動超標(biāo)的危害主要有:振動造成泵機組不能正常運行;引發(fā)電機和管路的振動，造成機毀人傷;造成軸承等零部件的損壞;造成連接部件松動，基礎(chǔ)裂紋或電機損壞;造成與水泵連接的管件或閥門松動、損壞;形成振動噪聲。
　　　　引起水泵振動的原因是多方面的。泵的轉(zhuǎn)軸一般與驅(qū)動電機軸直接相連，使得泵的動態(tài)性能和電機的動態(tài)性能相互干涉;高速旋轉(zhuǎn)部件多，動、靜平衡沐能滿足要求;與流體作用的部件受水流狀況影響較大;流體運動本身的復(fù)雜性，也是限制泵動態(tài)性能穩(wěn)定性的一個因素�！　　　�1對引起泵振動原因的分析　　　　1.1電機　　　　電機結(jié)構(gòu)件松動，軸承定位裝置松動，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損而導(dǎo)致支撐剛度下降，會引起振動。
質(zhì)量偏心，轉(zhuǎn)子彎曲或質(zhì)量分布問題導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，造成靜、動平衡量超標(biāo)川。另外，鼠籠式電動機轉(zhuǎn)子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉(zhuǎn)子所受的磁場力和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性力不平衡而引起振動，電機缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動。電機定子繞組，由于安裝工序的操作質(zhì)量問題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的磁場不均勻，產(chǎn)生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力引發(fā)振動。
　　　　1.2基礎(chǔ)及泵支架　　　　驅(qū)動裝置架與基礎(chǔ)之間采用的接觸固定形式不好，基礎(chǔ)和電機系統(tǒng)吸收、傳遞、隔離振動能力差，導(dǎo)致基礎(chǔ)和電機的振動都超標(biāo)。水泵基礎(chǔ)松動，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎(chǔ)，或者由于油浸水泡造成基礎(chǔ)剛度減弱，水泵就會產(chǎn)生與振動相位差1800的另一個臨界轉(zhuǎn)速，從而使水泵振動頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等，就會使水泵的振幅加大。另外，基礎(chǔ)地腳螺栓松動，導(dǎo)致約束剛度降低，會使電機的振動加劇。
　　　　1.3聯(lián)軸器　　　　聯(lián)軸器連接螺栓的周向間距不良，對稱性被破壞;聯(lián)軸器加長節(jié)偏心，將會產(chǎn)生偏心力;聯(lián)軸器錐面度超差;聯(lián)軸器靜平衡或動平衡不好;彈性銷和聯(lián)軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調(diào)節(jié)功能造成聯(lián)軸器不能很好地對中;聯(lián)軸器與軸的配合間隙太大;聯(lián)軸器膠圈的機械磨損導(dǎo)致的聯(lián)軸器膠圈配合性能下降;聯(lián)軸器上使用的傳動螺栓質(zhì)量互相不等。這些原因都會造成振動�！　　　�1.4離心泵葉輪　　　　。
①離心泵的葉輪質(zhì)量偏心。葉輪制造過程中質(zhì)量控制不好，比如，鑄造質(zhì)量、加工精度不合格;或者輸送的液體帶有腐蝕性，葉輪流道受到?jīng)_刷腐蝕，導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生偏心�！　　　�
②離心泵葉輪的葉片數(shù)、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離是否合適等。　　　　
③使用中葉輪口環(huán)與離心泵的泵體口環(huán)之間、級間襯套與隔板襯套之間，由最初的碰摩，逐漸變成機械摩擦磨損，這些將會加劇離心泵的振動�！　　　�1.5傳動軸及其輔助件　　　　軸很長的泵，易發(fā)生軸剛度不足，撓度太大，軸系直線度差的情況，造成動件（傳動軸）與靜件（滑動軸承或口環(huán)）之間碰摩，形成振動。另外，泵軸太長，受水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大。
軸端的平衡盤間隙過大，或者軸向的工作竄動量調(diào)整不當(dāng)，會造成軸低頻竄動，導(dǎo)致軸瓦振動。旋轉(zhuǎn)軸的偏心，會導(dǎo)致軸的彎曲振動。
　　　　1.6水泵選型和變工況運行　　　　每臺水泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設(shè)計工況是否符合，對泵的動力學(xué)穩(wěn)定性有重要的影響。水泵在設(shè)計工況下運行比較穩(wěn)定，但在變工況下運行時，由于葉輪中產(chǎn)生徑向力的作用，振動有所加大;單泵選型不當(dāng)，或是兩種型號不匹配的泵并聯(lián)。這些都會造成泵的振動。
　　　　1.7軸承及潤滑　　　　軸承的剛度太低，會造成第一臨界轉(zhuǎn)速降低，引起振動。另外，導(dǎo)軸承性能閉不良導(dǎo)致耐磨性差,固定不好，軸瓦間隙過大，也容易造成振動;而推力軸承和其他的滾動軸承的磨損，則會使軸的縱向竄動振動以及彎曲振動同時加劇。
潤滑油選型不當(dāng)、變質(zhì)、雜質(zhì)含量超標(biāo)及潤滑管道不暢而導(dǎo)致的潤滑故障,都會造成軸承工況惡化，引發(fā)振動。電動機滑動軸承油膜的自激也會產(chǎn)生振動。
　　　　1.8管道及其安裝固定　　　　泵的出口管道支架剛度不夠，變形太大，造成管道下壓在泵體上，使得泵體和電機的對中性破壞;管道在安裝過程中較勁太大，進(jìn)出口管路與泵連接時內(nèi)應(yīng)力大;進(jìn)、出口管線松動，約束剛度下降甚至失效;出口流道部分全部斷裂，碎片卡人葉輪;管路不暢，如出水口有氣囊;出水閥門掉板，或沒有開啟;進(jìn)水口有進(jìn)氣，流場不均，壓力波動。
這些原因都會直接或者間接地導(dǎo)致泵和管路的振動。
　　　　1.9零部件間的配合　　　　電機軸和泵軸同心度超差;電機和傳動軸的連接處使用了聯(lián)軸器，聯(lián)軸器同心度超差;動、靜零部件之間（如葉輪毅和口環(huán)之間）的設(shè)計間隙的磨損變大;中間軸承支架與泵筒體間隙超標(biāo);密封圈間隙不合適，造成了不平衡;密封環(huán)周圍的間隙不均勻，比如口環(huán)未人槽或者隔板未人槽，就會發(fā)生這種情況。這些不利因素都能造成振動�！　　　�1.10水泵自身的因素　　　　葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的非對稱壓力場;吸水池和進(jìn)水管渦流;葉輪內(nèi)部以及渦殼、導(dǎo)流葉片漩渦的發(fā)生及消失;閥門半開造成漩渦而產(chǎn)生的振動;由于葉輪葉片數(shù)有限而導(dǎo)致的出口壓力分布不均;葉輪內(nèi)的脫流;喘振;流道內(nèi)的脈動壓力;汽蝕;水在泵體中流動，對泵體會有摩擦和沖擊，比如水流撞擊隔舌和導(dǎo)流葉片的前緣，造成振動;輸送高溫水的鍋爐給水泵易發(fā)生汽蝕振動;泵體內(nèi)壓力脈動，主要是泵葉輪密封環(huán),泵體密封環(huán)的間隙過大，造成泵體內(nèi)泄漏損失大，回流嚴(yán)重，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)子軸向力的不平衡和壓力脈動，會增強振動。
另外，對于輸送熱水的熱水泵，如果啟動前泵的預(yù)熱不均，或者水泵滑動銷軸系統(tǒng)的工作不正常，造成泵組的熱膨脹，會誘發(fā)啟動階段的劇烈振動;泵體來自熱膨脹等方面的內(nèi)應(yīng)力不能釋放，則會引起轉(zhuǎn)軸支撐系統(tǒng)剛度的變化，當(dāng)變化后的剛度與系統(tǒng)角頻率成整倍數(shù)關(guān)系時，就發(fā)生共振。
　　　　2消除水泵振動的方法　　　　2.1從設(shè)計制造環(huán)節(jié)消除振動　　　　2.1.1機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面注意的問題　　　　1）軸的設(shè)計。增加傳動軸支撐軸承的數(shù)目，減小支撐間距,在適當(dāng)范圍內(nèi)減小軸長，適當(dāng)加大軸的直徑，增加軸的剛度;當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近或整數(shù)倍于泵轉(zhuǎn)子的固有振動頻率時，泵就會猛烈振動起來，所以在設(shè)計時，應(yīng)使傳動軸的固有頻率避開電機轉(zhuǎn)子角頻率;提高軸的制造質(zhì)量，防止質(zhì)量偏心和過大的形位公差。　　　　2）滑動軸承的選擇。
采用無須潤滑的滑動軸承;在液態(tài)烴等化工泵中，滑動軸承材料應(yīng)采用具有良好自潤滑性能的材料，比如聚四氟乙烯;在深井熱水泵中，導(dǎo)流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質(zhì)，并合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)，使滑動軸承的固定可靠;葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處采用摩擦因數(shù)小的摩擦副，比如M20lK石墨材料一鋼;限制最高轉(zhuǎn)速;提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。
　　　　3）使用應(yīng)力釋放系統(tǒng)。
對于輸送熱水的泵，設(shè)計時，應(yīng)使由泵體變形而引起的連接件之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力得以釋放，比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套，避免泵體直接和剛度很大的基礎(chǔ)接觸。　　　　2.12水泵的水力設(shè)計注意事項　　　　1）合理地設(shè)計水泵葉輪及流道，使葉輪內(nèi)少發(fā)生汽蝕和脫流;合理選擇葉片數(shù)、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數(shù)等參數(shù)，消除揚程曲線駝峰;泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離，有資料認(rèn)為該值為葉輪外徑的十分之一時，脈動壓力最小;把葉片的出口邊緣做出傾角（比如做成20。左右），來減小沖擊;保證葉輪與蝸殼之間的間隙;提高泵的工作效率。
同時，對泵的出水流道等相關(guān)流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，減少水力損失引起的振動。合理設(shè)計各種泵的進(jìn)水段處的吸入室，以及壓縮級的機械結(jié)構(gòu)，減少壓力脈沖，可以保證流場穩(wěn)定，提高泵的工作效率，減小能量損失，也可以提高泵的振動動態(tài)性能的穩(wěn)定性�！　　　�2）汽蝕振動是泵振動的很重要的一部分。
當(dāng)泵的人口壓力低于相應(yīng)水溫下的和壓力時，會發(fā)生伴隨劇烈振動的汽蝕。減小汽蝕的措施包括:確定水泵的安裝高度時，使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量;適當(dāng)加大進(jìn)水管直徑，縮短進(jìn)水管長度，減少管路附件，通流部分?jǐn)嗝孀兓�率力求最小，提高管壁的粗糙�?減少彎頭數(shù)目和加大管道轉(zhuǎn)彎角度;降低水泵的工作轉(zhuǎn)速;采用抗空化汽蝕的材料，比如不銹鋼，或在容易發(fā)生汽蝕的部位涂環(huán)氧樹脂;進(jìn)水流道設(shè)計要合理，力求平滑，使進(jìn)人葉輪的水流速度和壓力分布均勻，避免局部低壓區(qū);提高制造加工質(zhì)量，避免因為葉片型線不準(zhǔn)確造成局部流速過大，壓降過多;提高泵裝置的抗汽蝕性能，包括在泵的進(jìn)口處設(shè)置水力增能器，增能器的結(jié)構(gòu)，提高泵的吸人壓頭，從而提高泵裝置汽蝕余量;增加幾何倒灌高度;盡量減少進(jìn)水管路水頭損失;采用雙吸式泵。
　　　　為了保證吸水管或壓水管內(nèi)無空氣積存，吸水管的任何部分都不能高過水泵的進(jìn)口。
為了減小人水口處的壓力脈動，吸水管路直徑應(yīng)比泵人口直徑大一個尺寸數(shù)量級，以便水流在泵人口處有一定的收縮，使流速分布比較均勻，同時還應(yīng)當(dāng)在泵人口前有一段直管，直管長度不小于管路直徑的10倍。
　　　　注意創(chuàng)造良好進(jìn)水條件，進(jìn)水池內(nèi)水流要平穩(wěn)均勻，以消除伴隨卡門渦旋的振動。　　　　3）基礎(chǔ)的設(shè)計�；�礎(chǔ)的重量應(yīng)為泵和電機等機械重量總合的三倍以上;盛水池的基礎(chǔ)應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹姸?電機支架與基礎(chǔ)最好做成一體或做成面接觸;在泵和支架之間設(shè)置隔振墊或隔振器。
另外，在管路之間采用減振材料連接，減少管路布置，可以消除彈性接觸和水力損失帶來的振動�！　　　�2.2從安裝和維護(hù)過程作為消除水泵振動的方法　　　　1）軸和軸系。
安裝前檢查水泵軸、電機軸、傳動軸有沒有彎曲變形、質(zhì)量偏心的情況，若有，則必須矯正或者進(jìn)一步加工;檢查與導(dǎo)軸承接觸的傳動軸，是否因彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激力。
如果監(jiān)測表明，軸實際上已經(jīng)彎曲了，則矯正泵軸。同時，檢查軸的端間隙值，若該值過大，則表明軸承已磨損，需更換軸承。
　　　　2）葉輪。
動、靜平衡是否合格。
　　　　3）聯(lián)軸器。螺栓間距是否良好;彈性柱銷和彈性套圈結(jié)合不能過緊;聯(lián)軸器內(nèi)孔與軸的配合是否過松，若太松，可采用諸如噴涂的方法來減小聯(lián)軸器內(nèi)徑直至其達(dá)到過渡配合所要求的尺寸，而后將聯(lián)軸器固定在軸上�！　　　�4）滑動軸承。間隙值是否符合標(biāo)準(zhǔn);各處潤滑是否良好;提高泵的軸瓦檢修工藝水平，嚴(yán)格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序，保證軸瓦與軸頸的接觸面積達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)：　　　　。
①泵軸頸與軸承間隙值，通過更換前后軸承、研磨、刮瓦、調(diào)整等手段達(dá)到合格。　　　　
②泵軸承體與軸承箱球面頂間隙值合格�！　　　�
③泵軸軸承下瓦和泵軸軸頸接觸點及接觸角度:標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下瓦背與軸承座接觸面積應(yīng)在60%以上，軸頸處滑動接觸面上的接觸點密度保持在每平方厘米2一4個點，接觸角度保持在60“一90�！　　　�5）支架和底板。及時發(fā)現(xiàn)有振動的支撐件的疲勞情況，防止因為強度和剛度降低造成固有頻率下降。
　　　　6）間隙和易損件。保證電機軸承間隙合適;適當(dāng)調(diào)整葉輪與渦殼之間的間隙;定期檢查、更換葉輪口環(huán)、泵體口環(huán)、級間襯套、隔板襯套等易磨損零件。　　　　2.3由于離心泵選型和操作不當(dāng)引起的振動　　　　兩泵并聯(lián)應(yīng)保證泵性能相同。
泵性能曲線應(yīng)為緩降型為好，不能有駝峰。使用時要注意:消除導(dǎo)致水泵超載的因素，比如流道堵塞;適當(dāng)延長泵的啟時間，減小對傳動軸的擾動，減小轉(zhuǎn)動部件和靜止零件之間的碰撞和摩擦，以及由此引起的熱變形;對于水潤滑的滑動軸承，啟動過程中應(yīng)加足預(yù)潤滑水，避免干啟動，直至水泵出水后再停止注水;定期向需要注油的軸承適量注油;對于長軸液下離心泵，因為軸系存在著扭轉(zhuǎn)振動，若使用的有推力瓦，則受損傷的主要是推力瓦，這時可以適當(dāng)提高潤滑油的粘度，防止液體動壓潤滑膜的破壞。最后，為了防止泵的振幅過大，還可以使用測量分析振動狀況來確定水泵的最佳工作參數(shù)。
　　　　3結(jié)論　　　　泵振動的誘因包括機械的、水力的和電力的原因�！　　　≌駝涌刂凭C合反映了機械加工工藝、機械安裝人員的操作水平、水泵操作人員的素質(zhì)、水力設(shè)計軟件的功能、各部分材料性能狀況、監(jiān)測儀器的性能。
實際工作中，排除振動要結(jié)合經(jīng)驗和理論分析，將振動機理分析和實際檢測儀器得到的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。很多振動可以通過提高設(shè)計和安裝質(zhì)量，提高操作水平，加強日常維護(hù)予以消除。伴隨著新材料技術(shù)的發(fā)展和新工藝的出現(xiàn)，以及電子計算機技術(shù)與數(shù)值方法和流體力學(xué)基礎(chǔ)理論的進(jìn)步，加上振動噪聲診斷技術(shù)的興起和發(fā)展，水泵的設(shè)計、使用、維護(hù)水平必將蒸蒸日上，性能也一定會日趨優(yōu)化，動態(tài)性能也會日趨穩(wěn)定。


超高壓截止閥閥桿軸向密封力的分析
超高壓截止閥在不同密封型式下軸向力的計算及其確定并加以論證，分析了超高壓截止閥的密封機理和密封面加工精度對截止閥軸向力的影響以及密封副材料的選用。
一、概述：超高壓截止閥密封副材料通常為金屬對金屬，為了使截止閥關(guān)閉時密封嚴(yán)密，必須提高密封面的加工精度和粗糙度等級，并且對密封面施加非常大的軸向密封力。然而，軸向密封力并非越大越好。
有一種觀點認(rèn)為超高壓截止閥( ≥300MPa)應(yīng)為塑性法密封，且大都采用錐面線性密封。所謂塑性法密封，就是密封面的密封比壓等于密封副軟材料的屈服極限，使結(jié)合面緊密接觸，利用軟材料的塑變而堵塞硬件表面的不平處，形成近似理想平面，并產(chǎn)生等于軟材料屈服極限的反力而保持密封。 。
二、軸向力分析：閥桿軸向力主要取決于密封面的總作用力，閥門設(shè)計中確定密封面總作用力的關(guān)鍵參數(shù)是密封比壓。但是在超高壓截止閥的錐面線密封情況下，其軸向力Q在無介質(zhì)壓力關(guān)閉時所產(chǎn)生的密封比壓q是否可以大于密封副軟材料的屈服極限δs，在有介質(zhì)壓力關(guān)閉時的密封比壓q是否一定等于δs，本文將討論q的合適值。
三、密封面粗糙度對軸向力的影響：根據(jù)只有當(dāng)密封表面間的間隙小于介質(zhì)分子直徑時，才能保證介質(zhì)不滲漏的觀點，可以認(rèn)為，防止流體滲漏的間隙值必須小至0.003μm。
但是，即使經(jīng)過精研， 金屬表面上的凸峰高度仍然超過0.05μm，要達(dá)到理想平面，就必須對接觸面施加一定的力，這個力的大小與密封副軟材料的σs 及密封面的粗糙度有關(guān)。 當(dāng)密封面上的比壓q < 40MPa時，密封面的質(zhì)量起著決定作用。例如在q = 65MPa時，隨著粗糙度等級的越來越高，滲透量迅速減小，也就是說在q< 40MPa時，在同樣一個滲漏量等級，粗糙度愈高所需要的q愈小，其軸向力越小。
對于σs > 900MPa 密封副材料，在用于300MPa等級的超高壓閥時，除了從線彈性斷裂力學(xué)觀點出發(fā)， [σ]從強度要求考慮， Ra 0.05μm以上，還要從密封機理上考慮。因此，對于σs 為900MPa的超高壓截止閥用密封副，其密封面粗糙度必須在Ra 0.05μm以上。
而對于經(jīng)HIP處理的WC硬質(zhì)合金密封副來說，由于其性質(zhì)較脆，要增大密封面上的比壓來壓縮密封面上的波峰，就會使軸向力增加很大，而且會使密封副產(chǎn)生斷裂，因此，其密封面上粗糙度必須高于Ra 0105μm。只有在這個范圍內(nèi)，才能使用式的軸向力計算式。


水泵電機的防護(hù)等級
水泵的電機按照形式潛水泵電機和離心泵電機之分，按照防護(hù)等級可以分為室內(nèi)電機和室外電機。水泵配什么防護(hù)等級的單級要根據(jù)用戶的實際工況確定的，選擇適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)等級及結(jié)緣等級的電機，可以讓水泵更好的為您創(chuàng)造效益。IPxx 防塵防水等級 防塵等級（第一個X表示） 0：沒有保護(hù) ；1：防止大的固體侵入 ；2：防止中等大小的固體侵入 ；3：防止小固體進(jìn)入侵入 ；4：防止物體大于1mm的固體進(jìn)入 ；5：防止有害的粉塵堆積 ；6：完全防止粉塵進(jìn)入防水等級（第二個X表示） 0：沒有保護(hù) ；1：水滴滴入到外殼無影響；2：當(dāng)外殼傾斜到15度時，水滴滴入到外殼無影響；3：水或雨水從60度角落到外殼上無影響；4：液體由任何方向潑到外殼沒有傷害影響 ；5：用水沖洗無任何傷害 ；6：可用于船艙內(nèi)的環(huán)境 ；7：可于短時間內(nèi)耐浸水（1m）；8：可一定壓力下長時間浸水 例：水泵電機為IP65，表示產(chǎn)品可以完全防止粉塵進(jìn)入及可用水沖洗無任何傷害 。