离心振动

离心振动（共8篇）

离心振动 篇1

1. 概述

新疆油田公司某作业区转油站三台卧式离心泵, 流量126m3/h, 扬程206m, 功率185kW, 转速2750r/min, 入口压力0.5MPa, 出口压力2.2MPa, 电机转速2980r/min。设备自安装之日起, 长期处于振动较大的状态, 泵、电机检修过多次, 始终无法从根本上解决泵振动过大的问题。为了找出问题所在, 对整个系统 (管道、泵和电机) 进行振动测量, 包括入口和进口压力的测量。

利用Enpac2500数据采集器, 选择垂直、水平、轴向三个振动测量方向, 分别在3#泵电机机壳联轴器侧轴承、泵壳叶轮侧轴承, 进出口管线处法兰以及管线末端采集振动数据 (表1) 。

mm/s

2. 振动分析与故障查找

由表1测量结果看, 电机机壳联轴器侧轴承测量通频振幅最高达到了15.2mm/s, 泵壳叶轮侧轴承测量通频振幅最高达到了15.6mm/s, 远远超过了报警值 (≥4.5mm/s一级报警, ≥7.1mm/s二级报警) , 进出口管线法兰测得通频振幅最高达到了18.0mm/s, 远高于管道振动允许值。

测点3频谱 (图1) 中可以看到主频在45Hz, 主要由不平衡引起的;对1#、2#泵进行测量, 泵本体的振动也较大, 三台泵均在入口压力0.25~0.5MPa、出口压力1.5~2.2MPa出现明显波动。

综合分析结果, 判断进出口管线存在某种缺陷, 引起设备高振动和入口、出口压力的波动。接着测量了管道固有频率, 给故障泵加上外部激发频率测量固有频率, 所测固有频率分别为45Hz和40Hz, 两个固有频率相近, 且非常接近泵的转速频率, 这样就给泵一个向下的力, 影响了泵旋转时的动平衡, 使泵出现了类似于不平衡的故障特点。

观察三台泵的进出口管线的布局, 发现三台泵的出口管线从泵3#的A处直至墙面没有一个支撑 (图2) , 管线及三个出口控制阀的重量均由三台离心泵承受。这不符合泵的安装使用要求, 泵体不应当承担本体以外的任何重量。

通过上述分析可以得出, 泵的进出口管线没有支撑, 管线及阀门的重量均由泵承担, 使泵产生过大振动, 长期运行足以损坏泵的零部件。

3. 处理措施

(1) 在泵出口管线的三个阀门的两侧就地加径向支撑, 考虑到泵出口管线的温度较高 (夏季可达100℃) , 加防止振动的胶皮及木块不安全, 由于出口管线振动不大, 所以建议支撑与管线刚对刚接触, 只要能支撑其重量即可。

(2) 如果条件允许, 对进口管线的支撑进行加固。

(3) 对设备重新对中心。

在加支撑时注意不能使管线与泵的连接处别劲。如条件允许可先把泵与出口管线断开, 加好支撑后, 使泵与出口管线法兰自然连接。

经过整改, 在泵的进口管线新加了两个支撑, 振动有所下降, 但泵的出口管线没有支撑。从4月6日监测数据可以看出, 电机和泵体的大部分测点振动有所下降, 但是还有个别测点振动值超出报警范围。7月13日对出口管线再加设支撑后, 设备所有测点振动值均在标准范围内 (表1) , 效果良好。整改后泵进、出口管线结构见图3。

4. 结论

(1) 连接泵体进、出口的管线的剧烈振动是压力波动的原因, 出口压力的波动表明泵运转不稳定, 并形成重复循环, 其结果就是把一个动压分力加到静压力上, 一部分作用力加到了泵壳中的叶轮和轴上, 径向力作用在轴线垂直面上, 转子动力作用在旋转轴线轨迹上, 轴向力作用在进口端。

(2) 在泵的进、出口管线分别加设支撑, 泵所承受的重量得到缓解, 外输泵振动有较大幅度的下降, 在工频转速下各测点振动均在标准范围内, 整改效果较好, 从而确保了设备安全正常运行。

(3) 管道振动的大小不能凭肉眼观察, 而是要借助专业的振动监测仪器, 利用振动监测及故障诊断技术进行数据的采集、处理和分析判断。

离心振动 篇2

关键词：离心压缩机；气体激振；密封

1 振动现象

某透平离心压缩机组，工作转速为10636rpm，一段进口压力为0.5MPa，二段出口压力为2.7MPa，三段出口压力为6.9MPa。该机组在厂内进行机械运转试车，运行平稳。机组在用户现场负荷试车时，中压缸达到设计转速后，增加负荷，当压力升到5.4MPa时，轴振动突然增大至报警值，试车被迫停止。为了查找原因，再次试车，结果与前一次（的现象）相同。利用频谱采样，发现幅值谱中除了基频（工频）成分外，还有低频成分，且低频振幅大于工频的振幅。障

的原因

2 振动故障的原因分析

离心压缩机发生大的振动，一定是由于作用力引起的。针对于离心压缩机来说可能存在的作用力为：附加件（如叶轮等）的不平衡力（强迫振动）；密封气体激振力（自激振动）。

2.1 附加件的不平衡力

叶轮等转动的部件，在加工的过程中，一定会存在不平衡量。当转子转动时，不平衡量就会对转子有一个交变的力的作用，这个力被称为不平衡力。这种振动形式属于强迫振动，即系统在外界激振下所产生的振动。不平衡力作用下的转子的动力学公式，可以简写为：

其中： ——转子角速， ——转子固有频率， ——相位差。

由上可知：当转子的转速等于转子的固有频率（一般被称为临界转速）时，振幅值会很大（由于阻尼存在；若系统没有阻尼则振幅为无穷大），此时，结构发生共振。为了保证转子的平稳运行，工作转速与转子的临界转速之间必须有一定的隔离欲度，以来满足转子的稳定运转需要。

根据上述的事故机组的情况描述：厂内离心压缩机机械运转试验，机组运行平稳；在现场，机械运转试验和空载试验，机组运行平稳。API中提到，密封的作用力，对于转子不平衡力的分析，是可以忽略的。所以，完全可以由转子的机械运转试验和空载试车来判断结构发生的较大的振动，是否是由于不平衡量引起的。由此，可以得出结论：导致机组振动过大的原因，不是由于不平衡响应引起的。

2.2 密封气体激振力

透平机械转子中的密封在防止流体泄漏的同时，还会产生重要的流体激振力，从而使转子的振动过大，影响转子的稳定性（平稳运行）。气流激振属于自激振动范围（系统受到其自身运动诱发出来的激励作用而产生的、维持的振动）。此时，系统包含有补充能量的能源。这种振动不能由动平衡的方法消除。密封间隙气体力与设备工作介质的压力和负荷变化相关。密封气体激振失稳振动有一个门槛负荷，超过此负荷，立即激发气体振动；相反，气流激振在小于某一负荷下会消失。气流激振在负荷增加过程中，易重复发生。另外，气流激振的振动频率等于或者略高于一阶临界转速。

由此，可以得出气体密封力的特点：（1）随着介质的压力的增加，振动越大。（2）密封前后的压差越大振动越大。（3）密封的间隙越小，越易发生振动。（4）转子的涡动频率为第一阶临界转速。

根据现场的描述：机械运转试车时，运行平稳；现场有介质输入时，进出口的压力达到一定的值时，突然振动过大。机械运转试验，是指在机组没有介质情况下进行的，密封内的气体激振力也就不存在。当现场有介质的输入时，密封的间隙内就会有密封气体激振力的产生，而且随着压差的增加突然振动变大；当减小压差时，机组的振动消失。通过频谱图的测试也可以看出，振动的频率在一阶临界转速处。这些现象与密封气体激振导致的失稳情况很一致，所以，可以得出结论该机组的振动过大，是由于密封气体激振引起的。

4 采取的措施

大型离心式压缩机组的密封常用迷宫式密封（又称梳齿密封）。气体在迷宫密封中的流动是一种复杂的三维流动。当转子因挠曲、偏磨、不同心或旋转产生涡动运动时，密封腔内的周向间隙将会不均匀，即使密封腔内人口处的压力周向分布是均匀的，在密封腔的出口处也会形成不均匀的周向压力分布，从而产生一个作用于转子上的合力，此激振力会导致转子运动失稳，发生异常振动。

4.1 密封结构的改进—蜂窝密封代替迷宫密封

为了增加密封的稳定性，国内外经常采用的方式是发展阻尼密封技术即蜂窝密封代替迷宫密封。蜂窝密封是一种常见的阻尼密封，其结构特点是具有光滑的转子和粗糙的定子面。由于粗糙度，使得这种密封拥有比迷宫密封大的阻尼系数，同时还能削弱密封内的周向速度，进而减小了密封的交叉刚度。这就通过两个方面：增加密封内部的阻尼和减小密封的交叉耦合刚度，两方面都可以提高密封的有效阻尼，从而提高转子的稳定性。是使用了蜂窝密封代替原来的迷宫密封，而解决了密封气体激振问题。

4.2 减小密封进口气流的周向速度

在叶轮机械中，由于各部件的旋转作用或设计时就带有预旋，密封进气口的气流都会带有不同程度的周向速度。密封内较大的周向速度会对转子的稳定性产生显著的影响。这是因为进口预旋对密封内周向速度的发展起着重要的作用，而周向速度的增大，会加大密封系统的交叉耦合刚度，根据式3.4可知，交叉刚度的增加，有效阻尼就会相应的减小。

5 结论

应用经验分析和理论计算机理分析两种方法，成功地排除了某离心压缩机组用户现场带负荷试车时产生的振动故障。首先针对试车过程的运行参数，振动出现时运行参数的变化以及频谱图的记录，采用经验分析的方法，初步诊断为机组振动故障的原因是密封气体激振引起了转子的失稳而造成的；又应用理论计算和振动机理的分析，进一步证实了经验分析的结论。通过采取改变密封的进口速度方向和密封的形式等有针对性的解决措施，再次带负荷试车，振动数值符合要求，机组运行平稳。

实践证明，本文的经验分析和理论计算诊断出的振动原因是准确的，采用的解决措施是恰当的，有效地解决了气体激振所造成的机组振动故障，从而保证离心压缩机组正常平稳运转，为类似产品的设计、类似的振动故障的诊断具有借鉴作用。 责编/魏晓文

参考文献

[1] API Standard 684， 2005， "Tutorial on Rotordynamics： Lateral Critical， Unbalancing Response， Stability， Train Torsional and Rotor Balancing，" Second Edition， American Petroleum Institute， Washington， D.C.

[2] 李军，晏鑫，丰振平，等.透平机械阻尼密封技术及其转子动力特性研究进展[J].热力透平，2008-10-8.

[3]何立东，夏松波.转子密封系统流体激振及其减振技术研究简评[J].振动工程学报，1999-12.

[4]张克峰，杨爱学.气流激振对离心压缩机的影响及其消除对策[J].大氮肥，2006-4.

[5]何立东，袁新尹.新蜂窝密封减振激励的研究实验[J].中国电机工程学报，2001-10.

[6]刘士学，方先清.透平压缩机强度与振动[M].西安交通大学， 1996.

卧式振动离心脱水机研究设计 篇3

1卧式振动离心脱水机的工作原理

卧式振动离心脱水机的结构如图1所示。

卧式振动离心脱水机的工作原理为:可以以下几个方面进行解释: (1) 由电动机带动主动轮、三角带、大带轮、驱动旋转主轴, 与此同时, 筛篮将做旋转运动。 (2) 利用振动电机具有偏心质量的特性, 通过振动电机旋转产生对壳体的激振作用。 (3) 吸振器由筛篮旋转主轴、筛篮上的物料及隔振橡胶弹簧所组成。 (4) 筛篮、旋转主轴产生沿旋转主轴轴线方向的水平振动, 产生两种结果:一种情况是会导致含有水分的物料由入料管落入筛篮底部, 而另一种情况是对于小于筛孔尺寸的物料则在筛篮产生的离心力作用下, 透过筛篮, 最后通过离心液出口排出。

2振动离心机的区别

不同厂家振动卸料离心机的振动系统以及激振方法是有区别的, 但是基本原理基本是相同的。根据筛篮在离心机内的形式, 分为两种, 即卧式振动离心机和立式振动离心机两种。

2.1卧式振动离心机

卧式振动离心机的结构基本由以下几个方面组成, 即缓冲系统, 传动系统, 润滑系统, 与机体部件。具体够如图2所示。卧式振动离心机的原理是:物料受两方面的力, 一个为径向离心力, 另一个则为轴向振动力, 最终由筛篮旋转排出。

2.2立式振动离心机

立式离心机的筛篮是垂直放置的。其工作原理是:物料经由入料溜槽进入离心机筛篮底部, 在摩擦力的作用下, 逐渐加速并达到与同转速。

通过以上比较, 由此可以看出卧式振动脱水离心机与立式振动离心机的工作效果使一致的, 最终都会实现物料离心脱水, 并且可以不断流动排出。

3振动离心脱水机与刮刀卸料离心脱水机的对比分析

3.1振动离心脱水机

工作原理是通过振动排料, 刮刀卸料离工心脱水机受到一定的限制, 与刮刀与筛篮之间间隙有关, 因此, 对入料颗粒的尺寸会有一定要求。然而, 刮刀卸料离心脱水机的适应性是比较强的。

3.2刮刀卸料离心脱水机

工作原理是通过刮刀的旋转硬性地将物料排出筛篮。因此, 它对煤的破碎能力要比振动式离心机高, 即通过的入料颗粒的尺寸要比振动离心脱水机的小些。但其优点即为脱水性会比振动离心脱水机的脱水性能强。

4 WYKL-1000卧式振动离心脱水机设计

卧式振动离心脱水机的基本原理是基于自同步惯性的原理, 使筛篮旋转的同时产生轴向振动, 其最终目的是达到脱水、卸料的效果。

4.1结构分析

该机器主要由基础支架、激振器、主箱体、壳体、筛篮等机构组成。其具体原理是将含水的湿物料进入离心机后, 在离心力作用下, 从而使其不同尺寸的物料实现分离的效果。设计参数见表1。

4.2动力学分析

此种设计采用了独特振动模型, 即单振子双自由度, 其运动轨迹为一椭圆, 如图3所示。

结束语

对于卧式振动离心脱水机的研究设计, 可以为大型选煤厂提供了一种新型高效的脱水设备, 实现浮选精煤、煤泥脱水和终端脱水一体化, 以满足我国大型选煤厂建设, 并实现对现有选煤厂技术的改造, 达到了设备更新的需要。

参考文献

[1]孙启才, 金鼎五, I9i37离心机原理结构与设计计算[M].北京:机械工业出版社.

[2]卢国斌.WZL1200卧式振动离心脱水机研制开发[J].山西焦煤科技, 2009 (4) :9-11.

[3]李贤国, 张荣曾.重力选矿原理[M].北京:中国矿业大学出版社, 1992.

离心振动 篇4

某研究所大型离心压缩机组长期承担着重要的科研生产任务, 是关键的动力设备。该机组体积大、质量重、结构复杂、投产时间早、运行工况变化大, 在运行过程中容易出现机械故障。对机组实施有效的状态监测和故障诊断是保证生产正常进行的有效手段。

在一次生产过程中, 该机组自启动以后, 压缩机两端的轴承振动值持续增加直至严重超标, 无法满足运行要求而被迫停机。该机组构成见图1, 压缩机和电机轴瓦均为椭圆瓦, 变速箱轴瓦为圆瓦, 联轴器均为齿套式联轴器, 轴承均采用L-TSA32汽轮机油润滑, 压缩机额定流量1100m/min, 额定转速5440r/min, 工作压比为5.5;电机额定功率5000kW, 额定电压10kV, 额定转速2985r/min。

二、大型压缩机组振动特性

根据离心式压缩机的安装方式, 可以将其简化为Jeffcott转子。离心式压缩机的振动主要来源于旋转部件的重心“偏离”回转轴的中心线, 表现为基频振动。

大型压缩机组的离心式压缩机与变速箱通过齿套式联轴器连接传递动力。当支承及转轴弹性变形导致花键的轴心线与齿套的轴心线有一个夹角β时, 其运动数学模型如图2所示, 图中转轴以角速度Ω旋转, 盘的几何中心以角速度ω进行正进动。在套齿联轴器处, 花键的轴心线与齿套的轴心线有一个夹角β。取进动的坐标系oxyz, 则两轴在这一坐标系内的转速均为Ω-ω。假设Ω>ω且两轴均以逆时钟方向旋转, 则转轴上位于y轴左边半周内的套齿随着轴旋转从最大啮合长度过渡到最小啮合长度, 始终趋于减短配合齿面的长度, 即在这半周的套齿向z正方向滑移, 故齿面上受到的摩擦力P1为“-z”方向的。而在转轴上位于y轴右边半周内的套齿随着轴旋转从最小啮合长度过渡到最大啮合长度, 始终趋于增长配合齿面的长度, 即在这半周的套齿向z负方向滑移, 故齿面上受到的摩擦力P2为“+z”方向的。因此轴向就会出现周期振动。

图3给出了轴系平行偏角不对中引起振动的图解。一般, 轴系不对中会造成转子的附加载荷, 增加轴承负载, 引起强烈振动, 且振动对负荷的变化比较敏感, 通常振动幅值随负荷的增加而升高。轴系不对中的振动信号频谱图中, 以一倍频和二倍频分量为主, 轴系不对中越严重, 其二倍频分量所占的比例越大, 甚至超过一倍频分量。

三、振动故障诊断

1. 振动测量

振动数据采集是诊断的首要工作。为此, 在压缩机、变速箱、电机左右轴承盖沿水平、垂直、轴向和电机外壳处各布一个KISTLER公司的ICP型常温加速度传感器, 信号带宽大于2.5kHz;利用法国的OROS38动态数据采集分析系统采集振动信号并进行分析。OROS38最大16/32输入通道, 24Bit A/D, 动态范围120dB, 并行102.4kHz采样率, 40kHz信号带宽, 实时分析带宽20kHz, 加速度可以积分为振动速度, 具有实时频谱和阶次跟踪等功能, 可以测量总量和不同频率的振动值。

根据振动烈度相关标准和设计要求, 设OROS38采样率为2Hz, 振动信号积分宽带为5~800Hz。

2. 振动分析诊断

要求机组轴承的振动值不得大于4.2mm/s, 根据机组的特性和使用年限及情况, 适当放宽限值。电机轴承振动的基频为50Hz, 压缩机轴承振动的基频为90Hz, 电机和压缩机轴承座和底板为螺栓连接。

鉴于电机为直接启动、压缩机为节流启动的, 对机组启动和变载运行全过程进行了监测, 图4和图5中各个通道曲线依次为:压缩机前垂直、水平、轴向、压缩机后垂直、水平、轴向。从图4可见, 压缩机前轴向振动总量随着转速增加而增加, 振动值很快超过了限制值4.2mm/s, 且随着时间的增加, 振动总量从20mm/s最大增到23.6mm/s左右。由图5知振动主要发生在基频, 伴随2倍频等高频信号。图6中各个通道依次为:电机前垂直、水平、轴向、电机后垂直、水平、轴向;图7中各个通道依次为:齿轮箱前垂直、水平、齿轮箱后垂直、水平。从图6和图7可以看出, 电机和变速箱的振动总量不大, 振动值没有超过限制值4.2mm/s, 运行稳定, 在实际的运行过程中能满足需求。

根据图4、图5, 机组在全流量运行过程中, 随时间的增长, 压缩机组轴承的轴向振动和水平振动均有增大的趋势, 尤其是轴向振动一直不断增大至严重超标, 频谱比较丰富, 基频和高倍频均出现, 轴承温度不断攀升, 而电机和齿轮箱振动正常 (图6、图7) 。通过大型压缩机组振动特性分析, 压缩机和变速箱存在热不对中的情况。

齿轮箱尽管振动值不大, 但在启动时出现异常的撞击声, 经检查发现大小齿接触面有不规则的挤压斑痕。结合经验分析:若两轴的中心线有偏移、倾角、错开时, 会造成啮合间隙不符合要求;当齿轮箱进入或脱离啮合时, 形成啮合冲击, 从而产生啮合频率及其各次谐波幅值的变化, 判定齿轮箱大、小轴存在安装误差;轴承上压盖至底座的振动值呈不断增大趋势, 且表现为轴承水平和轴向振动较大, 判定轴承刚度减弱或预紧力不足。

在机组停机后的部件热态情况下, 检查对中情况和变速箱两轴的啮合间隙, 发现机组的同轴度发生了严重的不符, 变速箱也出现了严重不符的安装数据, 压缩机轴瓦预紧力不足。

四、处理措施及效果

(1) 开盖对变速箱在加载运行情况下的安装参数进行测量, 对不符合项进行检修, 消除异常运行情况, 恢复调试运行, 消除该因素的影响。

(2) 机组在再次运行停机后的热态下测量同轴度, 确定热变形量, 通过实际调整和机组调试, 兼并启动和全载运行情况下机组的振动稳定运行, 最终确定进行最优的热不对中纠正补偿量, 并进行相应的调节和试验调试运行。

(3) 对压缩机组前轴承预紧力调整至要求范围的上限值, 增加底座紧固螺栓的约束力。

采取上述措施后, 机组单机调试, 在整个过程中, 各测点振动总量基本保持稳定。压缩机前轴向测点的振动总量减少至10.2mm/s, 压缩机后轴向振动总量减少至13.6mm/s, 且运行稳定, 在多次机械磨合运行后, 机组各个测点振动值都在限制值内, 变速箱振动异常声响消失, 恢复良好接触面。机组经过单机加载至满载调试运行、多机联合调试运行, 最终投入正式运行, 状态良好。

参考文献

[1]黄钟岳.透平式压缩机.北京:化学工业出版社, 2004

[2]刘士学.透平压缩机振动.北京:机械工业出版社, 1987

[3]陈进.机械设备振动监测与故障诊断.上海:交通大学出版社, 1999

[4]陈长征.设备振动分析与故障诊断技术.北京:科学出版社, 2007

离心振动 篇5

这几年来, 由于我国石油工业、机械技术的进步, 在各行业生产中大型离心机组应用逐渐增多, 该类机械逐步使用到实际生产过程中, 持续向低能耗、高产出、长周期运转等生产过程发展[1]。所以, 针对大型离心机组试车及使用期间出现的振动原因进行分析, 情况较轻则出现降低机械使用寿命和增加机械生产噪音, 严重的机械故障可使机组停止运作, 导致生产损失严重化。根据大型离心机组试车振动带来的不利因素, 相关人员要针对机械特点、振动因素等深入去了解找出应对方法。

一、离心机组试车产生振动的原因

1. 转子对中不良

机组的联轴器对中不良是机械产生振动的原因之一, 它会导致机械产生巨大振动。形成对中不良有几个因素:①机械在基本升降过程中遭到损坏。②在对中配置时没有严格按照设计给定的适时温度及性能曲线操作。③机组在运转期间由于过度运转遭受损坏。④机械管道、装置和基本安装配置不均, 也会使对中受到影响[2]。形成对中不良的形式出现:首先由于机组在转变轴承期间承受压力过重, 压力承受较小的机组出现油膜失控, 所以, 机组震动过大, 都是在联轴器周围发生的。其次, 机械振动频率出现在1.5-4倍的振频;除振频原因外在联轴90°角度中, 1.5倍相差倍数是基频的3倍, 机械两侧垂直角度应保持在0°, 在不对中位置时为180°, 总结机组两边角度在0°至180°间。最后, 联轴器对中使机组产生振动与转子承受有关联, 由于承受力度的增加而变大。

2. 机组转子的不平衡

机械在过度旋转期间会遭受生产技术与质量等压逼, 分布在转子上方的中轴线不存在绝对的对称, 所以, 机械内的每个转子没有一定的平衡, 因此它们转动的轴线和质量点有一定的距离。这就导致机械在旋转期间受到长期的离心力干预, 使转轴出现过重的负荷力, 从而引发机组出现振动。转子出现不平衡的原因: (1) 机械运转高低频率的速度较低, 在图像表现为正弦波[3]。 (2) 转子频率成像图中, 旋转速度有明显的表现值。 (3) 随着频率的不断增加, 振动加快, 在频率降低为原有速度, 机组振动速度随着旋转速度不断加快, 当旋转频率比原有频率还大时, 旋转振动幅度成像会形成固定值, 转动频率逐渐向原有频率靠近, 此时的振动处于最大值。引发转子不平衡的类型有, 由于原有设备没有进行平衡固定, 每个转子在制造完成后都处于平衡运转状态, 但在连接期间难免会出现不平衡原因, 主要在于旋转速度不平衡, 和机械设备原有运转速度相差太大;其次, 对旋转期间产生的热能没有及时处理, 在运输途中受到挤压, 导致变形。转子旋转期间每次引发的不平衡的速度值、振动值不会随时间的递增而递增, 只有在某个指定实践情况 (力度、速度、温度) 下才会产生变化。

二、机组振动的应对方法

1. 转子对中不良的应对措施

面对联轴器出现的转子不对中, 先应该检查转子运转状况, 整理机组每个机械零件, 使机组操作技术、机械设备等符合中子规格, 对中后要思考在运转过程是否在常温状态下工作, 对机械运转有无影响, 并把热涨值保留给温度过高的联轴, 使机械运转过程中对中值达到平衡相对的平衡, 转子对中不良引发振动的特点:一机组振动幅度和承重量有关, 首先要注意通过机组压缩器把联轴和隔膜相连接, 有助于把不对中机械运转进行互补。其次与联轴相近的振动不断变大。如果在规定限制范围内进行调整, 振动影响的危害不大。

2. 转子不平衡的应对措施

(1) 提高两组转子运转力度, 增加机械承载重量的表面积和承重力度, 提高力度等同于提高油膜转子的离心力, 增加油膜的稳固性。 (2) 避免和油膜相互共振, 让机械压缩在旋转期间避免与临界旋转共同运转。 (3) 采用良好的抗振转轴, 抗振程度较好的是高级油膜轴承, 椭圆形转轴为次要, 抗震较差是圆柱型转轴。由于材质的不同, 在不同重量的影响下, 油膜轴承的离心力比平常轴承要小, 在旋转期间保证转子的平衡, 在速度和承受重量发生变动时, 会自行调整转动位置, 确保油膜转子在旋转过程具备较强的润滑性。 (4) 提高机械油温, 适时整理温度, 降低油粒粘合度, 有助于提高转轴的离心力, 降低机组振动的出现。

结束语

从大型离心机组试车振动原因的出现, 寻找应对措施。当然引发振动的原因还有很多如:由于转子裂开或变形造成震动;在配合机械旋转时相互碰撞引发振动等。可以从机组离心压缩运转过程中去分析, 从而更加了解引发振动的原因, 机组振动存在随机性, 所以引发振动的方式就有很多种, 而且比较复杂多变。

参考文献

[1]张忠瑞.离心式压缩机振动故障分析与安全运行[J].广州化工.2011 (13) :230-240.

[2]邓慷.离心式压缩机振动分析及处理方法[J].甘肃科技.2010 (17) :280-297.

离心泵振动原因分析和解决方案 篇6

一、工艺参考值

1. 汽蚀的剩余量不足

汽蚀, 是指当流道 (可以是泵、水轮机、河流、阀门、螺旋桨甚至动物的血管) 中的液体 (可以是水、油等) 局部压力下降临界压力 (一般接近汽化压力) 时, 水中气核成长为汽泡, 汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。

(1) 汽蚀的剩余量不足具体表现

离心泵的管道内有类似放鞭炮的声响。声音在离心泵的入口处特别明显, 并且伴随着较大幅度的振动。情形加剧时, 泵内流量和离心泵出口处的压力值会产生较大幅度的变化, 流动开始断断续续, 位于离心泵出口处的管线开始振动并且伴有较大的声响, 最终会导致离心泵出口处的压力值降到零, 出口流量值也降到零。离心泵内的小型零件, 表面不平整, 有磨损的现象。

(2) 汽蚀的剩余量不足原因分析

离心泵工作环境中有效的汽蚀的剩余量不足, 这导致了离心泵入口处的压力低于固定值, 使泵内物质气化。与此同时, 溶解在液体里的气体向外溢出, 二者结合, 形成了大量气泡。这些产生的气泡, 伴随着离心泵的内部工作, 迅速重新组织, 形成了一个真空区。在这个真空区周围的液体与之融合, 这导致了局部高频高压水击的形成, 造成了离心泵和管道内压力的幅度变化, 并形成了类似鞭炮的撞击声。

这些产生的气泡, 伴随着离心泵的内部工作, 迅速重新组织, 会使局部产生高温, 致使离心泵内的小零件受到侵蚀。更严重一点, 如果产生了大量的气体, 会占据管道内的通道, 阻塞管道的流畅性, 最终会导致管道内液体的断流, 造成泵抽空, 发生汽蚀问题。

由于离心泵内的流量受阻, 使液体流动时断时续, 这导致了离心泵产生强烈的振动, 使内部结构损坏, 最后这个工作流程将无法正常开展。

(3) 汽蚀的剩余量不足解决方案

有效地增加汽蚀的剩余量

为防止汽蚀的剩余量不足, 可采取相应的应对措施, 例如:提高离心泵入口的液面高度、适当的减少离心泵入口处不必要的小零件、改进液体流淌的管道等方法, 都可以有效地增加汽蚀的剩余量。

有效地降低必须汽蚀余量

离心泵的必须汽蚀量, 是离心泵本身自带的结构。要想有效地降低离心泵内必须汽蚀余量, 就要从离心泵本身的内部结构入手, 才能完成这一任务。例如:给离心泵装设变频调速器, 降低离心泵的转速, 可以降低入口的相对速度, 来间接地降低离心泵必须汽蚀余量。离心泵必须汽蚀余量的降低, 在在一定程度上, 还可以降低整个工作过程的能量损耗。

2. 管道内物质的流量

(1) 管道内物质的流量典型现象

离心泵在正常的流量标准下, 是不会产生振动的。但是, 一旦流量出现明显的波动幅度, 离心泵内的工作零件及管道, 就会出现振动。当流量回归到正常值时, 振动和声响也会随之消失。

(2) 管道内物质的流量原因分析

每一台离心泵, 都有一个属于它的最佳工作环境, 工作性能不是一层不变的。在正常的工作值下, 离心泵正常运转, 不会出现振动及声响。但当其正常工作环境被打破时, 会产生振动及声响。流量过大时, 使管道内部分空间热量过高, 产生汽蚀现象。流量过少时, 离心泵内的轴向力增大, 不能使内部各零件位于平衡状态, 有较大的冲击力, 使内部零件遭到磨损、破坏。

(3) 管道内物质的流量解决方案

最好的办法, 就是使离心泵的工作处于最佳状态。如果没办法保持离心泵工作的最佳状态, 当流量大时, 可以另引一条小的回流线到泵入口的容器内, 但是也会造成一定的能量损耗。

还可以适当调低转轮转数, 减小摩擦, 从而减小振动。

二、离心泵的工程建设问题

1. 离心泵的管道

(1) 离心泵的管道典型现象

离心泵有效汽蚀余量满足正常值时, 离心泵的入口压力出现波动, 会发生汽蚀现象。

(2) 离心泵的管道原因分析

离心泵入口位置的设备出现阻塞现象, 导致入口为全部打开, 从而导致管道内压力过大。管道内形成了气压差, 使物质汽化, 造成了汽蚀问题。

(3) 离心泵的管道解决方案

对离心泵及其管道, 进行定时检查和维护, 及时清理出现在管道内和泵内的异物;打开过滤器, 及时清理过滤装置, 定时更换新的过滤设施;在离心泵工作时, 把离心泵的阀门完全打开。

2. 离心泵的基础设施

(1) 离心泵的基础设施典型现象

通常在离心泵正常工作时, 就会产生振动及声响, 在泵的入口和出口处, 振动尤为明显。

(2) 离心泵的基础设施原因分析

作为一种转动设备, 离心泵工作的时候, 本身会产生一些轻微的振动, 如果再加上管道没有连接好, 会使这种振动传递给管道。

当设备常年工作, 清理不及时, 常年累积的异物会磨损设备, 使离心泵工作效率降低, 还使设备内部零件磨损, 脱落。

(3) 离心泵的基础设施解决方案

及时的清理管道和离心泵, 对过滤器进行及时的清洗和更换。如果振动依旧很大, 则建议打开离心泵设备, 仔细检查泵内的零件情况, 对泵进行进一步的调试和改造。

摘要：关于离心泵振动原因分析, 主要总结了几个方面的原因:汽蚀的剩余量不足、阻塞了泵的入口管道、泵轴不对称、泵体安装不好、泵工作时流量过低、离心泵工作管道组装不正确等。依据这些造成离心泵振动的原因, 做出了相应的调整方案, 例如:增加泵的入口的测试面的高度、减少泵的管道管线铺设和管道长度、工作人员操作时要稳定操作动作、定时清理泵管道内产生的废物和异物避免发生堵塞、泵的本身也需要对其进行保护、设计符合泵运行的泵体结构、延长最小回流线等。

关键词：离心泵,振动,汽蚀,阻塞,设计符合泵运行的泵体结构

参考文献

[1]韩荣、赵宗彬、惠恒雷、徐展, 《炼油厂离心泵振动状态监测及故障诊断技术研究进展》[J], 石油化工设备, 2011年.

[2]田志刚, 《离心泵振动的原因及预防》[J], 石油化工设备, 2010年.

[3]赵鹏, 《离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现》[J], 华北电力大学, 2011年.

离心振动 篇7

关键词：离心泵,管线,振动,诊断

1.概述

在近几年的状态监测工作中, 发现一些振动较大的设备经过反复维修也无法降低设备振动值, 一些新安装的设备刚开始运行就存在振动超标的情况, 在排除了可能存在机械故障后, 查找其他原因时, 发现有些设备的管线安装存在一些不合理之处。目前还没有泵管线安装方面的国家标准, 在行业标准中 (SY/T0403—98《输油泵组施工及验收规范》和SY4011—93《注水泵安装施工及验收规范》) 也没有对泵的管线安装做具体、全面的说明。但通过一些国内外泵的安装手册及相关书籍可收集一些泵的管线安装方面的注意事项。

蒸馏车间原油泵P1001/1是车间的关键设备, 型号200X150KSM40, 扬程190.5 m, 流量321 m3/h, 额定功率355 k W, 泵的振动值较小。2012年5月换新泵, 型号250AYS200, 扬程197 m, 额定流量386 m3/h, 额定功率450 k W。新泵在定购时没有注意到泵的进出口左右位置与原来的泵相反, 因原泵的进、出口管线流程无法改动, 这样新泵安装时在出口处就增加弯头的数量 (有4个弯头) 。

2.振动分析

设备构成与测点布置见图1, 监测振动数据见表1, 测点3V和测点4V频谱图见图2、图3。

表1列出新泵安装后的第一次振动监测数据, 振动标准参照GB/T6075.3—2001《在非旋转部件上测量和评价机器振动———额定功率大于15k W额定转速在120 r/min至15 000 r/min之间的现场测量的工业机器》, 设定电机和泵的一级报警值为4.5 mm/s, 二级报警值为7.1 mm/s。由表1可知, 泵的测点4V振动值超过一级报警值。此泵为新泵, 排除存在机械故障可能性。泵的所有测点振动频谱图中最大频率成分均为5倍转速频率, 据了解泵的叶轮为5个流道, 此频率为叶轮的通过频率, 振动原因可能是流体引起的振动。

如图4所示泵出口管线至支撑之间有4个弯头。据相关资料介绍, 泵出口线的直管段以及两弯头之间的直管段是管径的5倍时, 液体呈层流状态, 否则液体呈紊流状态。该泵出口管线直径为DN200, 现场测量P-1001/1泵出口直管段至第一个弯头的距离为230 mm, 第二个弯头至第一个弯头之间的直管段为200mm, 其他两个弯头之间的直管段均为800mm, 均小于出口管线的直径的5倍, 这是产生流体激振的主要原因。

3.整改情况

离心振动 篇8

离心泵是流体输送和增压的主要设备, 核电用离心泵须满足耐高温、耐高压、耐腐蚀、抗辐照、抗震等特殊要求, 并对连续稳定运行性能有极高的要求。振动超标是离心泵最常见的故障之一, 振动超标制约离心泵的安全可靠运行, 会造成轴承等零部件的磨损、连接部件松动、电机及泵的损坏[1]。

1振动的测量

核电站内重要离心泵的振动数据均有就地探测器采集, 数据经远程传输至电站计算机信息和控制系统内, 若振动数据超出设定限值, 会发出声光等报警, 部分振动数据会参与系统逻辑保护动作。

2离心泵振动故障事例分析

振动是离心泵可靠性的一个重要指标, 振动超标将造成泵转子和静止部件之间间隙减小或者发生摩擦而导致离心泵部件的损坏, 影响泵的安全稳定运行[2]。

2.1电机部件导致的振动故障

电机结构部件松动、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导致的振动故障[3]。如福清核电余热排出泵电机试车振动超标, 并伴随有异音出现, 综合分析后, 厂家对余热排出泵的电机进行气隙测量, 结果显示电机气隙值为1.15 mm。而电机设计文件要求气隙值为1.2~1.5 mm。电机气隙偏小, 电机转子高速旋转时与定子扫膛造成过度振动, 最终经过重新调整电机气隙值满足设计文件要求后, 电机的振动满足要求, 消除该振动故障。

2.2电机或泵的基础及支架导致的振动故障

电机或泵的基础二次灌浆不规范造成地脚螺栓安装不合格, 驱动装置架与基础之间采用的固定方式不佳, 导致基础和电机的振动故障;基础地脚螺栓松动, 导致约束刚度降低, 会导致电机的振动加剧;如福清核电重要厂用水泵首次启动时振动测量发现电机非驱动端振动偏大, 振动速度有效值达到3.2 mm/s, 超过设计文件要求限值。

经分析频谱图, 1X转频处振动分量很小, 表明设备不存在质量不平衡和转子偏心等缺陷;电机和泵驱动端的振动值都很小, 且频谱图均无异常, 表明离心泵轴承不存在对中不良问题;频谱图上也未发现轴承故障对应的特征频率峰;经排除法排查后初步判定电机地脚螺栓松动导致振动超标。在对地脚螺栓重新力矩矫正后, 泵的振动恢复正常, 电机非驱动端振动值在0.5 mm/s以下。

2.3联轴器导致的振动故障

联轴器连接螺栓的周向间距不良及联轴器上使用的传动螺栓质量不相等造成联轴器旋转时产生偏心力引起振动超标;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引起的振动超标;如福清核电辅助给水泵调试时首次启动, 测量的振动值超出泵的振动限值2.8 mm/s, 经初步分析判断后工作人员决定重新验证联轴器的对中可靠性。当拆卸联轴器时发现联轴器与泵端轮毂连接处有杂物, 杂物在螺栓紧力作用下使联轴器膜片两边的法兰存在较大的挤压应力, 改变了联轴器膜片的工作方式, 使挠性连接变为刚性连接, 并造成联轴器质量偏心, 泵轴高速旋转时产生振动超标。清除杂物后重新安装联轴器校验对中无问题后, 再次启动该泵振动数值在运行限值范围内。

2.4运行工况变化导致的振动故障

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影响。水泵在设计工况下运行比较稳定, 但在运行工况变化时, 由于叶轮中产生的径向力作用, 振动会加大, 运行流量偏离额定数值越大则振动越大。

如福清核电设备冷却水泵执行调试试验时发现随着系统负荷的变化, 离心泵的振动水平也随之发生变化, 特别是系统小负荷运行工况, 离心泵的振动明显加剧。这是因为热用户较少, 系统流量小, 泵的运行工况点与额定工况点偏差较大, 泵叶轮出口速度大小及方向发生较大的变化, 叶轮出口水流与泵水压室内的高压水相遇发生撞击产生径向力同时反作用于叶轮, 造成离心泵振动超标。

2.5虚假信号造成的振动故障误判

离心泵除泵本体、电机、轴封等主要部件外, 离心泵的运行离不开温度、振动等监测设备的辅助, 监测设备的安装不到位或者接口连接不良会出现离心泵振动故障的虚假信号。如福清核电重要厂用水泵在调试运行中主控监测显示002PO上部轴承振动探头201/202 MV突然触发高高报警, 振动值突然飙升至11 mm/s, 停泵后振动依然存在没有减弱趋势, 工作人员判定此振动监测探头有问题, 报警属于误报。工作人员对损坏插槽进行更换, 将箱内所有端子更换成匹配型号后, 重新启泵后虚假故障信号未出现。

3振动故障预防措施

经历福清核电三台机组众多离心泵的调试后, 总结出一些预防离心泵振动故障的可行措施。如泵、电机基础二次灌浆严格按照规范进行;地脚螺栓的连接按照规定力矩及顺序连接;轴承等易磨损部件要及时添加润滑油脂进行维护;离心泵启动前要对泵体及连接管道充分充水排气, 防止气蚀及水锤造成振动超标;离心泵的振动监测仪表要定期进行维护检查, 防止触发错误报警;系统尽量选择在离心泵的额定工况点附近连续运行等。以上这些措施均可以有效降低离心泵的振动故障发生几率, 为设备的安全稳定长期连续运行创造基础。

4结语

通过对福清核电调试阶段发生的数起离心泵振动故障进行研究, 浅析电机部件、基础及支架、联轴器安装、变工况运行和虚假故障信号等方面原因导致的振动故障现象、判断依据及相应的处理措施。为后续机组离心泵的安装、调试、运行及维修提供经验参考, 从而合理预防、及时处理振动故障。

参考文献

[1]许仕.离心泵故障原因分析及处理对策[J].东方企业文化, 2011 (1) :170.

[2]于春雨, 吕瑞典.大化肥装置离心泵故障原因分析[J].石油和化工设备, 2012, 15 (9) :64-66.