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导致离心泵振动的十大原因离心泵发生抽空现象怎么办面包机

2019-08-24 16:14:12 振动    

2019-03-20 20:33:52来源:贤集网 赵媛

离心泵主要是由机壳、叶轮、吸入及压出导管以及密封件等组成,最大优点在于结构简单、体积小、操作维护方便以及工作效率高等。离心泵的工作过程,实际上是一个能量的传递和转换的过程。它把电动机高速旋转的机械能转化为被抽升水的动能和势能。在这个转化过程中,必然伴随着许多能量损失,从而影响离心泵的效率。这种能量损失越大,离心泵的性能就越差,工作效率就越低。在泵起动时,如果泵内存在空气,则叶轮旋转后空气产生的离心力也小,使叶轮吸入口中心处只能造成很小的真空,液体不能进到叶轮中心,泵就不能出水。在离心泵运作过程中,难免会出现一些故障,下面贤集网小编来为大家介绍导致离心泵振动的十大原因、离心泵发生抽空现象怎么办?离心泵气蚀的主要原因!一起来看看吧!

导致离心泵振动的十大原因

一、引起离心泵振动的十大原因——轴??

轴很长的泵,易发生轴刚度不足,挠度太大,轴系直线度差的情况,造成动件(传动轴)与静件(滑动轴承或口环)之间碰摩,形成振动。另外,泵轴太长,受水池中流动水冲击的影响较大,使泵水下部分的振动加大。轴端的平衡盘间隙过大,或者轴向的工作窜动量调整不当,会造成轴低频窜动,导致轴瓦振动。旋转轴的偏心,会导致轴的弯曲振动。

二、引起离心泵振动的十大原因——基础及泵支架

驱动装置架与基础之间采用的接触固定形式不好,基础和电机系统吸收、传递、隔离振动能力差,导致基础和电机的振动都超标。水泵基础松动,或者水泵机组在安装过程中形成弹性基础,或者由于油浸水泡造成基础刚度减弱,水泵就会产生与振动相位差1800的另一个临界转速,从而使水泵振动频率增加,如果增加的频率与某一外在因素频率接近或相等,就会使水泵的振幅加大。另外,基础地脚螺栓松动,导致约束刚度降低,会使电机的振动加剧。

三、引起离心泵振动的十大原因——联轴器

联轴器连接螺栓的周向间距不良,对称性被破坏;联轴器加长节偏心,将会产生偏心力;联轴器锥面度超差;联轴器静平衡或动平衡不好; 弹性销和联轴器的配合过紧,使弹性柱销失去弹性调节功能造成联轴器不能很好地对中;联轴器与轴的配合间隙太大;联轴器胶圈的机械磨损导致的联轴器胶圈配合性能下降;联轴器上使用的传动螺栓质量互相不等。这些原因都会造成振动。

四、引起离心泵振动的十大原因——水泵自身的因素

叶轮旋转时产生的非对称压力场;吸水池和进水管涡流;叶轮内部以及涡壳、导流叶片漩涡的发生及消失;阀门半开造成漩涡而产生的振动;由于叶轮叶片数有限而导致的出口压力分布不均;叶轮内的脱流;喘振;流道内的脉动压力;汽蚀;水在泵体中流动,对泵体会有摩擦和冲击,比如水流撞击隔舌和导流叶片的前缘,造成振动;输送高温水的锅炉给水泵易发生汽蚀振动;泵体内压力脉动,主要是泵叶轮密封环,泵体密封环的间隙过大,造成泵体内泄漏损失大,回流严重,进而造成转子轴向力的不平衡和压力脉动,会增强振动。另外,对于输送热水的热水泵,如果启动前泵的预热不均,或者水泵滑动销轴系统的工作不正常,造成泵组的热膨胀,会诱发启动阶段的剧烈振动;泵体来自热膨胀等方面的内应力不能释放,则会引起转轴支撑系统刚度的变化,当变化后的刚度与系统角频率成整倍数关系时,就发生共振。

五、引起离心泵振动的十大原因——电机

电机结构件松动,轴承定位装置松动,铁芯硅钢片过松,轴承因磨损而导致支撑刚度下降,会引起振动。质量偏心,转子弯曲或质量分布问题导致的转子质量分布不均,造成静、动平衡量超标川。另外,鼠笼式电动机转子的鼠笼笼条有断裂,造成转子所受的磁场力和转子的旋转惯性力不平衡而引起振动,电机缺相,各相电源不平衡等原因也能引起振动。电机定子绕组,由于安装工序的操作质量问题,造成各相绕组之间的电阻不平衡,因而导致产生的磁场不均匀,产生了不平衡的电磁力,这种电磁力成为激振力引发振动。

六、引起离心泵振动的十大原因——水泵选型和变工况运行

每台泵都有自己的额定工况点,实际的运行工况与设计工况是否符合,对泵的动力学稳定性有重要的影响。水泵在设计工况下运行比较稳定,但在变工况下运行时,由于叶轮中产生径向力的作用,振动有所加大;单泵选型不当,或是两种型号不匹配的泵并联。这些都会造成泵的振动。

七、引起离心泵振动的十大原因——轴承及润滑

轴承的刚度太低,会造成第一临界转速降低,引起振动。另外,导轴承性能闭不良导致耐磨性差,固定不好,轴瓦间隙过大,也容易造成振动;而推力轴承和其他的滚动轴承的磨损,则会使轴的纵向窜动振动以及弯曲振动同时加剧。润滑油选型不当、变质、杂质含量超标及润滑管道不畅而导致的润滑故障,都会造成轴承工况恶化,引发振动。电动机滑动轴承油膜的自激也会产生振动。

八、引起离心泵振动的十大原因——管道及其安装固定

泵的出口管道支架刚度不够,变形太大,造成管道下压在泵体上,使得泵体和电机的对中性破坏;管道在安装过程中较劲太大,进出口管路与泵连接时内应力大;进、出口管线松动,约束刚度下降甚至失效;出口流道部分全部断裂,碎片卡人叶轮;管路不畅,如出水口有气囊;出水阀门掉板,或没有开启;进水口有进气,流场不均,压力波动。这些原因都会直接或者间接地导致泵和管路的振动。

九、引起离心泵振动的十大原因——零部件间的配合

电机轴和泵轴同心度超差;电机和传动轴的连接处使用了联轴器,联轴器同心度超差;动、静零部件之间(如叶轮毅和口环之间)的设计间隙的磨损变大;中间轴承支架与泵筒体间隙超标;密封圈间隙不合适,造成了不平衡;密封环周围的间隙不均匀,比如口环未人槽或者隔板未人槽,就会发生这种情况。这些不利因素都能造成振动。

十、引起离心泵振动的十大原因——叶轮

离心泵叶轮质量偏心。叶轮制造过程中质量控制不好,比如,铸造质量、加工精度不合格;或者输送的液体带有腐蚀性,叶轮流道受到冲刷腐蚀,导致叶轮产生偏心。离心泵叶轮的叶片数、出口角、包角、喉部隔舌与叶轮出口边的径向距离是否合适等。使用中叶轮口环与离心泵的泵体口环之间、级间衬套与隔板衬套之间,由最初的碰摩,逐渐变成机械摩擦磨损,这些将会加剧离心泵的振动。

离心泵发生抽空现象怎么办?

一、产生抽空的原因

1、离心泵入口处发生漏气。

2、离心泵入口处发生堵塞。

3、离心泵入口处压力不够。

4、离心泵入口处介质温度过高饱和蒸汽过大。

5、离心泵入口阀未开或是阀芯脱落。

6、离心泵出口开度太大(小)。

7、离心泵封油带水。

8、离心泵塔或容器内液面液位低或者无液位。

9、离心泵叶轮或是內磨环磨损严重。

10、离心泵电机反转。

二、抽空相对应的处理方法

1、若是入口漏气,则应停泵检查离心泵的泄漏入口管线及法兰。

2、若是入口堵塞,则应停泵检查离心泵的泄漏入口管线及叶轮,进行吹扫后进行检修。

3、若是入口压力不够,则应提高液面背压。

4、若是入口介质温度过高,则应降低介质温度,将离心泵内蒸汽放空排净。

5、若是入口阀未开或是阀芯脱落,则应打开阀门或换泵后进行检修。

6、若是出口开度太大(小),则应进行适当调整各阀开度。

7、若是封油带水,则应对封油罐进行脱水处理。

8、若是塔或容器内液面液位低,则应暂时关小离心泵出口阀门或进行停泵处理,待液面上升后恢复。

9、若是叶轮或是內磨环磨损,则应适时进行更换。

10、若是电机反转,则应及时调整转向。

离心泵气蚀的主要原因

1、流体物理特性方面的影响

流体物理特性对离心泵气蚀的影响主要包括:所输送流体的纯净度、pH值和电解质浓度、溶解气体量、温度、运动黏度、汽化压力及热力学性质。

(1)纯净度(所含固体颗粒物浓度)的影响

流体中所含固体杂质越多,将导致气蚀核子的数量增多。从而加速气蚀的发生与发展。

(2)pH值和电解质浓度的影响 ?

输送极性介质的离心泵(如一般的水泵)与输送非极性介质的离心泵(输送苯、烷烃等有机物的泵),其气蚀机理是不同的。输送极性介质的离心泵的气蚀损伤可能包括机械作用、化学腐蚀(与流体PH值有关)、电化学腐蚀(与流体电解质浓度有关);而输送非极性介质的离心泵的气蚀损伤可能只有机械作用。

(3)气体溶解度的影响 ?

国外研究表明流体内溶解的气体含量对气蚀核子的产生与发展起到促进作用。

(4)气化压力的影响 ?

研究表明随着气化压力的增高,气蚀损伤先升高后降低。因为随着气化压力的升高,流体内形成的不稳定气泡核的数量也不断升高,从而引起气泡破裂数量的增多,冲击波强度增大,气蚀率上升。但如果气化压力继续增大,使气泡数增加到一定限度,气泡群形成一种“层间隔”的作用,阻止了冲击波行进,削弱其强度,气蚀的破坏程度反而会逐渐降低。

(5)温度的影响 ?

在流体中温度的改变将导致气化压力、气体溶解度、表面张力等其他影响气蚀的物理性质出现较大改变。由此可见,温度对气蚀的影响机制较为复杂,需结合实际情况进行判断。

(6)表面张力的影响 ?

当其他因素保持不变,降低流体表面张力可以减少气蚀损伤。因为随着流体表面张力的减小,气泡溃灭所产生冲击波的强度减弱,气蚀速率降低。

(7)液体黏度的影响 ?

流体黏度越大,流速越低,达到高压区的气泡数越少,气泡破灭所产生冲击波的强度就减小。同时,流体黏度越大,对冲击波削弱也越大。因此,流体的黏度越低,气蚀损伤越严重。

(8)液体的可压缩性和密度的影响 ?

随着流体密度的增加,可压缩性降低,气蚀损失增加。

2、过流部件材质特性方面的影响

由于泵的气蚀损伤主要体现为对过流部件材质的损坏。因此,过流部件的材料性能也将在一定程度上对离心泵的气蚀产生影响,采用抗气蚀性能良好的材料制造过流部件是减少离心泵气蚀影响的有效措施。

(1)材料的硬度 ?

以AISI304材质的叶轮为例,气蚀会造成叶轮材料的加工硬化和相变诱发马氏体钢,这种变化将反过来阻止材料的进一步气蚀。而加工硬化和相变诱发马氏体钢的抗气蚀性主要依赖于叶轮材质的硬度。

(2)加工硬化与抗疲劳性能 ?

材料加工硬化指数越高,抗疲劳性能越好,则材料抗气蚀性能越好。

(3)晶体结构的影响 ?

在其他条件确定的情况下,抗气蚀率是显微结构的函数。在立方晶系中,由于体心立方晶格的金属具有较高的应变速率敏感性,当应变速率上升时,会引起快速的穿晶脆性断裂和解理断裂,并导致点蚀形成,从而产生较大的磨蚀率。对于密排六方晶格的金属,当接近于理想的轴比且处于气蚀环境时,六个滑移系全部开动,迅速转变成稳定态FCC,吸收气蚀应力所做的功(公众号:泵管家),使磨蚀率下降。对于面心立方晶格的金属,滑移系较多,在高应力作用下,将发生塑性流变。因此,孕育期长,磨蚀率降低。总之,在气蚀过程中,发生由BCC向HCP或FCC向HCP转变,都将提高抗气蚀性。

(4)晶粒大小的影响 ?

叶轮所使用金属材料的晶粒尺寸越小,抗气蚀性能越好。因为金属的晶粒尺寸越小,细晶使晶界增多,位错滑移受阻,裂纹在扩展中受阻力增大,延长了磨蚀寿命。

3、离心泵结构设计方面的影响

在离心泵结构设计方面对泵气蚀特性起主要影响的可以分为泵体设计和叶轮设计两个方面。研究表明影响离心泵气蚀性能的直接因素是叶轮进口的局部流动均匀性,因此叶轮结构设计比泵体的设计对离心泵气蚀的影响大,是主要影响因素。

(1)叶轮结构对离心泵气蚀性能的影响

离心泵叶轮结构对泵的气蚀性能有着重要的影响,合理的叶轮结构可以改善泵的气蚀性能。

①叶片进口厚度。叶片的排挤作用使得进口处流体速度增加而产生压力损失。选择较小的叶片进口厚度,可以减少叶片对液流的冲击,增大叶片进口处的过流面积,减少叶片的排挤,从而降低叶片进口的绝对速度和相对速度,提高泵的抗气蚀性能。

②叶轮进口流道表面粗糙度。离心泵的叶轮进口流道的表面粗糙度可以分为二类:一类是孤立粗糙突体(如明显的突出流道表面的夹渣或明显的机加工与非加工过渡棱等),另一类是沿整个表面某一部份均匀分布的粗糙突体。研究表明孤立粗糙突体会在液流中引起额外的冲击和漩涡,因此沿整个表面均匀分布的粗糙突体与同样高度的孤立粗糙突体比较,其气蚀发生的危险性要小得多。由此可见,对粗糙流道的表面,尤其是存在孤立粗糙突体的表面,进行必要的打磨是提高离心泵抗气蚀性能的有效措施。

③叶片进口喉部面积。叶片进口的喉部面积对离心泵气蚀性能的影响非常之大。如果叶片入口喉部面积较小,即使叶片进口处过流面积与叶轮进口断面面积之比设计的较为合理,但仍旧很可能无法达到理想的气蚀性能。叶轮叶片进口喉部面积过小,将导致叶片进口液流的绝对速度增大,从而造成离心泵抗气蚀性能下降。

④叶片数。离心泵叶轮内叶片的数量对于泵的扬程、效率、气蚀性能都有较大影响。固然,采用较少的叶轮叶片数量能减少的摩擦面,制造简单,但是它对流体的导向作用却变差了(公众号:泵管家);而采用较多的叶片数可以减少叶片负荷,改善初生气蚀特性,但是叶片数过多会造成排挤程度的增加,并使相邻叶片之间的宽度减小,从而容易形成汽泡群堵塞流道,致使机泵气蚀性能变差。因此,在选择叶轮叶片数时,一方面要尽量减少叶片的排挤与摩擦面,另一方面又要使叶道有足够的长度,以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。目前,对于叶片数的取值并没有一个确定的、公认的规则。但大量的研究表明,针对具体的离心泵设计,应用CFD流场数值模拟的方法可以有效的确定叶轮叶片数的最佳范围。

(2)叶轮吸入口参数对离心泵气蚀性能的影响

叶轮吸入口参数即决定叶轮叶片进口面积的相关结构参数,其包括:叶片进口冲角、叶轮进口直径、叶片进口流道宽度以及轮毂直径。

①叶片进口冲角Δβ一般取正冲角(3°~10°)。由于采用正冲角,增大了叶片进口角,从而能够有效减小叶片的弯曲,增大叶片进口过流面积,减小叶片的排挤。这些因素都将减小v0和ω0,提高泵的抗气蚀性能。并且离心泵的流量增加时,进口相对液流角增大,采用正冲角可以避免泵在大流量下运转时出现负冲角,造成λ2急剧上升(如下图所示)。大量研究表明增大叶片进口角,保持正冲角,能提高泵的抗气蚀性能,而且对效率影响不大。但冲角的选择对离心泵的抗气蚀性能则存在一个最优值,并不是冲角越大越好,应结合实际情况进行分析、选择。

②叶轮进口直径。在流量恒定的情况下,叶轮进口处液流的绝对速度和相对速度都是吸入管径的函数。因此,对于提高离心泵的抗气蚀特性,叶轮进口直径存在一个最佳值。当叶轮进口直径小于此最佳值时,随着叶轮直径的增大,进口处的流速减小,离心泵气蚀性能不断提高。但当叶轮直径的取值超过最佳值之后,对于给定流量来说,随着进口直径的增大,在叶轮进口部分将形成停滞区和反向流,使离心泵气蚀性能逐渐恶化。

③叶片进口流道宽度。在离心泵的工况不变的情况下,增大叶片进口处流道的宽度会使液流绝对速度的轴面分速度减小,从而改善离心泵的气蚀特性,并且对离心泵的水力效率和容积效率影响较小。

④轮毂直径。减小叶轮的轮毂直径会增大叶轮流道的实际进口面积,从而使离心泵的气蚀性能得到改善。

⑤叶轮前盖板的曲率半径。流体在流经离心泵吸入口至叶轮进口处时,由于流道收缩,流体流速增加,从而产生一定的压力损失。同时,由于在此过程中流体流动的方向由轴向变为径向,因转弯处流场不均匀也会产生一部分压力损失。可见叶轮前盖板曲率半径的大小直接影响着压力损失的大小,进而影响着离心泵的气蚀特性。采用较大的曲率半径可减弱前盖处液流转弯处流速的变化,使流速均匀平稳,改善离心泵气蚀性能。

4、其他方面的影响:

(1)参数的相互影响

到目前为止,对离心泵气蚀影响因素的研究都只是针对某个参数进行的,对各个参数间的相互影响则很少研究。但结构参数的影响是一个统一的整体,它们是互相制约、互相影响的,今后的研究应该向综合影响因素方向发展。

(2)离心泵的运行工况

离心泵在实际使用过程中,由于操作条件极为复杂,泵入口流量、压力随之不断改变。因此,离心泵的实际工况往往与实验、设计的工况存在较大的偏差。其发生气蚀的可能远远超出实验的预计。

上述是贤集网小编为大家讲解的导致离心泵振动的十大原因、离心泵发生抽空现象怎么办?离心泵气蚀的主要原因!希望这些知识能够帮助到大家!想要减少离心泵的故障,那么注意开启时当离心泵正常运转后,逐渐打开出口阀,同时观察电机负荷及管路压力情况。通过调节出口阀,尽量将流量和扬程控制在铭牌上标注的范围内,以保证离心泵在最高效率点运转。离心泵在运行过程中,轴承最高温度不得超过80℃ ,若运行中轴承温度超过60℃,应该检查润滑油位、冷却水管路是否完好及油箱内是否有异物进入。离心泵要停止使用时,先关出口裤阀、压力表,然后停止电机。新安装离心泵开始运行时,经100小时更换润滑油(脂),以后每隔500小时(或一月),换油(脂)一次。经常调整填料压盖,及时更换填料,保证填料室内的滴漏情况正常(以每分钟不超过50滴为宜),机械密封应保证冷却水正常。

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