賈芳科 楊靜云 張富安 楊瑞

（中石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

離心泵主要由泵體、泵頭、支架、泵軸、聯(lián)軸器、葉輪、軸承、機(jī)封或盤根等零部件組成。在對(duì)離心泵穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，“振動(dòng)”屬于常見的評(píng)價(jià)指標(biāo)。導(dǎo)致此情況出現(xiàn)的原因眾多，如轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)平衡性較差、泵軸同軸度偏差較大等，基于問題出現(xiàn)的原因，擬定可靠的預(yù)防處理措施，可以有效提升離心泵運(yùn)行安全性，降低運(yùn)行事故發(fā)生概率。

1 離心泵振動(dòng)的常見原因

1.1 泵軸方面

結(jié)合以往應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以得知，泵軸方面的原因包括以下幾點(diǎn)。（1）制作離心泵轉(zhuǎn)子軸時(shí)所使用材料質(zhì)量較差，在運(yùn)行時(shí)存在運(yùn)行撓度較大的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)同心度出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)偏差，增加轉(zhuǎn)子軸和其他部件之間的摩擦力，從而導(dǎo)致振動(dòng)問題。（2）未對(duì)葉輪與轉(zhuǎn)子安裝位置進(jìn)行合理規(guī)劃，使得結(jié)構(gòu)荷載均施加在泵軸處，如果機(jī)泵長(zhǎng)時(shí)間未運(yùn)行，那么泵軸會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)荷載出現(xiàn)彎曲，再次啟動(dòng)時(shí)，更容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)摩擦面積增大，出現(xiàn)振動(dòng)問題。（3）所設(shè)計(jì)泵軸結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，這樣也增加了泵軸在運(yùn)行時(shí)的機(jī)械負(fù)荷，在長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷影響下，也會(huì)使零件出現(xiàn)不規(guī)律運(yùn)動(dòng)，造成系統(tǒng)振動(dòng)問題。（4）軸端與葉輪、聯(lián)軸器之間的間隙相對(duì)較大，那么此時(shí)軸向工作的竄動(dòng)量也會(huì)處于動(dòng)態(tài)波動(dòng)的情況，在此不穩(wěn)定情況的影響下，導(dǎo)致軸承不規(guī)律振動(dòng)問題。

1.2 聯(lián)軸器方面

聯(lián)軸器方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）在制作聯(lián)軸器時(shí)，使用了吸振性能較差的連接結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的使用無(wú)法對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)行過程起到減振作用，這也使得聯(lián)軸器在運(yùn)行中很容易出現(xiàn)振動(dòng)問題，威脅系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全性。（2）聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的連接螺栓和螺栓孔之間的間隙較小，導(dǎo)致聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)對(duì)稱性破壞問題，進(jìn)而導(dǎo)致了振動(dòng)問題的出現(xiàn)。（3）在聯(lián)軸器的制作中，使用了長(zhǎng)工字節(jié)進(jìn)行連接，這也降低了聯(lián)軸器的同心度，使結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中出現(xiàn)偏心力，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)問題的出現(xiàn)。（4）在對(duì)聯(lián)軸器端面進(jìn)行加工時(shí)，所加工結(jié)構(gòu)的尺寸精度較差，這也使得聯(lián)軸器和其他零件的配合度較低，容易出現(xiàn)間隙過大的問題，引起聯(lián)軸器振動(dòng)故障。（5）聯(lián)軸器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，出現(xiàn)了平衡不良的問題，這樣也使得結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)問題，威脅到系統(tǒng)運(yùn)行過程的安全性。

1.3 葉輪方面

葉輪方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）在前期制作葉輪時(shí)，受到制作工藝的影響，使得葉輪加工質(zhì)量分布均勻度較差，或者加工精度較差，這樣也使得葉輪在應(yīng)用中非常容易出現(xiàn)介質(zhì)腐蝕或流道腐蝕問題，這也會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)偏心問題，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)問題。（2）在離心泵使用過程中，所選擇的葉輪結(jié)構(gòu)無(wú)法契合既定工況，如葉片數(shù)量過多/過少、流體切線不合規(guī)、流道數(shù)量過多/過少、葉輪閉合類型不合理等，使得結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中容易出現(xiàn)異常波動(dòng)，從而導(dǎo)致振動(dòng)問題的出現(xiàn)。（3）在葉輪結(jié)構(gòu)的運(yùn)行中，由于結(jié)構(gòu)之間的間隙過大/過小，使得零件在運(yùn)行中出現(xiàn)異常摩擦或者碰撞問題，進(jìn)而造成振動(dòng)事故的出現(xiàn)。

1.4 泵基礎(chǔ)方面

泵基礎(chǔ)方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）在對(duì)機(jī)泵和電機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于選擇的混凝土強(qiáng)度不滿足作業(yè)要求（如使用的混凝土強(qiáng)度不合規(guī)、沒有按要求布設(shè)鋼筋網(wǎng)等），這使得其承載力無(wú)法滿足應(yīng)用要求，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形變或破壞問題，從而導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)問題的出現(xiàn)。（2）在選擇機(jī)泵和電機(jī)地腳螺栓時(shí)，由于未考慮相關(guān)應(yīng)用情況，這樣也使得選擇內(nèi)容無(wú)法滿足既定工況要求，從而導(dǎo)致地腳螺栓出現(xiàn)塑性破壞問題，使得結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)處于不均衡的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)問題的出現(xiàn)。（3）機(jī)泵和電機(jī)結(jié)構(gòu)的接觸面存在固定不合理的情況，使得結(jié)構(gòu)之間存在較多縫隙，這樣在結(jié)構(gòu)運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)隔離振動(dòng)問題，導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)問題。（4）泵基礎(chǔ)中使用的地腳螺栓出現(xiàn)了松動(dòng)問題，并且存在整體性較差的情況，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)約束剛度較差，導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)問題。

1.5 管線及安裝方面

管線及安裝方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）在泵進(jìn)出口管線的安裝中，存在支架強(qiáng)度與剛度較差的情況，在長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用背景下，也容易導(dǎo)致變形過大的問題，這樣也使得管線結(jié)構(gòu)和附加介質(zhì)重量集中附加到了泵體結(jié)構(gòu)上，從而導(dǎo)致機(jī)泵和電機(jī)軸出現(xiàn)了偏心問題，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)故障。（2）進(jìn)行管線安裝作業(yè)時(shí)，由于人員重視程度較低，使得野蠻作業(yè)情況突出，結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力較大，影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)問題。（3）管線中的輸送介質(zhì)質(zhì)量較差，使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕問題，產(chǎn)生的腐蝕渣在進(jìn)入到流道內(nèi)后，很容易堵塞流道導(dǎo)致憋壓?jiǎn)栴}，進(jìn)而引起振動(dòng)故障問題。（4）所設(shè)置的進(jìn)出口管線閥門無(wú)法對(duì)其進(jìn)行快速開啟，使得閥門結(jié)構(gòu)出現(xiàn)壓力阻聚和流場(chǎng)補(bǔ)償問題，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)類問題。（5）由于輸送介質(zhì)的氣液出現(xiàn)了夾帶嚴(yán)重的情況，這樣也使得泵內(nèi)出現(xiàn)了氣縛問題，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)故障。

1.6 軸承及潤(rùn)滑方面

軸承及潤(rùn)滑方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）在對(duì)機(jī)泵與電機(jī)軸承進(jìn)行選擇時(shí)，由于所選內(nèi)容和裝配方式間的匹配度較差，這樣導(dǎo)致結(jié)構(gòu)軸向與徑向的作用力無(wú)法維持平衡狀態(tài)，也使得結(jié)構(gòu)竄動(dòng)量較多，更容易出現(xiàn)碰擦振動(dòng)故障，影響到結(jié)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性。（2）所使用軸承強(qiáng)度與剛度不滿足相應(yīng)需求，使得結(jié)構(gòu)無(wú)法在臨界進(jìn)行轉(zhuǎn)速，進(jìn)而導(dǎo)致了振動(dòng)問題，威脅到系統(tǒng)運(yùn)行安全性。（3）軸承在運(yùn)行過程中，存在滾動(dòng)接觸不良的情況，使得結(jié)構(gòu)耐磨性不斷下降，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)故障問題。（4）推力軸承與其他滾動(dòng)軸承在應(yīng)用中，受到各因素影響導(dǎo)致磨損問題，從而使軸承結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中出現(xiàn)縱向振動(dòng)或彎曲振動(dòng)問題。（5）在對(duì)軸承潤(rùn)滑油進(jìn)行選擇時(shí)，未按要求進(jìn)行選擇，或者所選潤(rùn)滑油出現(xiàn)變質(zhì)問題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑不足或過度的情況，進(jìn)而造成振動(dòng)故障，威脅系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的安全性［1］。

1.7 電機(jī)及其他方面

除上述提到的問題原因外，電機(jī)及其他方面的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)。（1）電機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中，存在動(dòng)平衡差問題，這樣電機(jī)在運(yùn)行過程中，也容易出現(xiàn)碰撞摩擦的情況，從而導(dǎo)致了不平衡電磁力的情況，從而引起了電磁力振動(dòng)故障，威脅系統(tǒng)運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。（2）介質(zhì)在泵內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其也會(huì)給泵體帶來(lái)一定的摩擦與沖擊，這樣也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)較大的沖擊力，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)問題，威脅系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性［2］。（3）泵內(nèi)存在壓力脈沖，這樣也使得葉輪在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)間隙較大的情況，使得泄漏損失較大，影響到系統(tǒng)運(yùn)行過程的不平衡性。

2 離心泵振動(dòng)的預(yù)防措施

2.1 優(yōu)化離心泵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

通過優(yōu)化離心泵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以提高設(shè)計(jì)方案的合規(guī)性，提升設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。離心泵的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)生產(chǎn)線的需求而設(shè)計(jì)，并且要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)需要來(lái)不斷完善。具體分為以下幾點(diǎn)。（1）離心泵低比轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)。根據(jù)流量及揚(yáng)程，選取旋殼泵或高速離心泵，尤其需要注意，在流量為40～60m3/h 且揚(yáng)程低于800m 時(shí)，需要選用多級(jí)泵。通過速度系數(shù)法，設(shè)計(jì)離心泵流程模型，以尋找泵體在流水線上的最優(yōu)運(yùn)行方案。在葉輪方面，通過水力損失判斷具體的容積效率，從而找到最合理的離心泵比轉(zhuǎn)速。（2）液體通道結(jié)構(gòu)。液體通道結(jié)構(gòu)包括出口閥門、液體吸入端口和出口管道，在這3 個(gè)方面的設(shè)計(jì)需要保證出口閥門的面積能夠有效處理氣體的理論數(shù)值，確保泵內(nèi)壓強(qiáng)符合生產(chǎn)需要。液體吸入端要配備濾網(wǎng)等結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生堵塞，保障端口暢通。由于離心泵內(nèi)存在理論的氣體殘留量，所以在出口管道方面的設(shè)計(jì)要盡量減少壓強(qiáng)波動(dòng)，將排氣部位設(shè)置在較為適合空氣流通的位置。（3）軸承與聯(lián)軸器需要保持相對(duì)的穩(wěn)定，避免在運(yùn)行時(shí)不同心的情況，應(yīng)當(dāng)注意到扭矩在電機(jī)與泵體之間的傳遞足夠穩(wěn)定。防止聯(lián)軸器發(fā)生磨損的部件也要配備到位，確保及時(shí)更換，使得其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮離心泵的功能。

2.2 確保離心泵制作質(zhì)量

通過確保離心泵制作質(zhì)量，能夠提高所使用離心泵運(yùn)行穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，也需要注意以下幾點(diǎn)。（1）在泵體高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，其驅(qū)動(dòng)裝置需要維持其形態(tài)穩(wěn)定性，這也要求在地腳螺栓、聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)制作材料的選擇上，需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)范，以此來(lái)提高施工結(jié)果的可靠性，確保離心泵制作質(zhì)量的合理性。（2）從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在施工人員的工作過程中，需要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙內(nèi)容來(lái)展開同軸度較高，并且在加工過程中也需要做好各節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的管理工作，確保各部件安裝結(jié)果的可靠性，使其可以滿足相應(yīng)的作業(yè)需求。（3）在對(duì)葉輪部分進(jìn)行制作時(shí)，也需要使用專業(yè)技術(shù)設(shè)備來(lái)對(duì)其進(jìn)行打磨，以此來(lái)確保所使用材質(zhì)的均勻性，并且對(duì)葉輪線條進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提升葉輪施工結(jié)果的可靠性，維持離心泵運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2.3 加強(qiáng)離心泵安裝監(jiān)督

通過加強(qiáng)離心泵安裝監(jiān)督，可以提高離心泵安裝結(jié)果的合規(guī)性，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)要求。在對(duì)離心泵進(jìn)行安裝處理時(shí)，需要嚴(yán)格遵循基礎(chǔ)板應(yīng)用規(guī)范，為板塊墊鐵尋找最為合適的著力點(diǎn)，期間也需要做好墊鐵數(shù)量的控制工作，例如，同區(qū)域內(nèi)的墊鐵數(shù)量不能超過3 塊，借此來(lái)確保結(jié)構(gòu)安裝過程的順暢性。在對(duì)泵軸和電動(dòng)機(jī)軸進(jìn)行安裝時(shí)，也需要對(duì)軸度安裝過程進(jìn)行規(guī)范處理，而且部件之間也需要提前預(yù)留好足夠的空隙度，以此來(lái)確保離心泵運(yùn)行過程的有效性。在管道配置活動(dòng)中，也需要作好規(guī)范化處理，尤其是進(jìn)口管道的設(shè)置，需作好管道內(nèi)部空氣積存問題處理，并且在應(yīng)用中也需要提前配置好合適匹配度的錐形漸縮管，從而提升管道氣體流入過程的均勻度，提升管道運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。另外，考慮到管道在配置過程中很容易受到裝配應(yīng)力的干擾，對(duì)此，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝時(shí)，也需要提前準(zhǔn)備好金屬?gòu)椈绍浌?，作用是消除管道裝配時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。而且在離心泵完成安裝后，使用到的地腳螺栓也需要進(jìn)行多次加固，使其可以固定在相應(yīng)結(jié)構(gòu)，以提升離心泵運(yùn)行過程的安全性［3］。

2.4 優(yōu)化離心泵運(yùn)行規(guī)范

通過優(yōu)化離心泵運(yùn)行規(guī)范，能夠提高發(fā)現(xiàn)問題的及時(shí)性，將振動(dòng)故障負(fù)面影響控制在合理范圍。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，也需注意以下幾點(diǎn)。（1）在系統(tǒng)運(yùn)行過程中也需要優(yōu)選低轉(zhuǎn)速泵，高轉(zhuǎn)速泵在運(yùn)行中由于前期設(shè)計(jì)合規(guī)性較差，很容易導(dǎo)致一些故障問題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中也需要優(yōu)選低轉(zhuǎn)速泵，提高離心泵運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性。（2）在對(duì)離心泵流量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，需要使用自動(dòng)閥門進(jìn)行控制，而且使用出口閥門進(jìn)行調(diào)試，以滿足相應(yīng)的使用需求。（3）在離心泵運(yùn)行過程中，也需要對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封處理，以此避免離心泵介質(zhì)流入到軸承內(nèi)部，以減少振動(dòng)問題。（4）為了確保離心泵運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性，操作人員需要做好油溫檢查工作，在油溫出現(xiàn)過高問題時(shí)，也需要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，另外在離心泵出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音問題時(shí)，也需要暫停系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，待問題處理完后再恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.5 完善離心泵養(yǎng)護(hù)計(jì)劃

通過完善離心泵養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，可以維持離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)離心泵使用壽命。在具體實(shí)踐中，需要對(duì)離心泵基本工作狀態(tài)進(jìn)行整理，了解離心泵運(yùn)行功率、出廠時(shí)間、工作負(fù)荷等參數(shù)，以此來(lái)擬定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，確定養(yǎng)護(hù)間隔、養(yǎng)護(hù)內(nèi)容、養(yǎng)護(hù)要求等。在養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的應(yīng)用中，也可以細(xì)分為日常養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和定期養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，日常養(yǎng)護(hù)計(jì)劃會(huì)在每日工作結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)檢查，清理管道附著物、緊固螺栓，維持離心泵工作狀態(tài)穩(wěn)定性。并且在離心泵運(yùn)行一段時(shí)間后，也會(huì)對(duì)離心泵進(jìn)行一次系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)，及時(shí)更換受損或老化零件，以維持系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2.6 建立信息化監(jiān)測(cè)體系

通過建立信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠更加科學(xué)地監(jiān)測(cè)離心泵工作狀態(tài)，提升離心泵運(yùn)行環(huán)境的安全性。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，應(yīng)充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)建立信息化監(jiān)測(cè)體系，利用傳感器來(lái)對(duì)離心泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也會(huì)及時(shí)上傳到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，結(jié)合相應(yīng)規(guī)范要求來(lái)判斷離心泵是否存在振動(dòng)問題，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的振動(dòng)問題，也需要及時(shí)進(jìn)行處理，以提升離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性［4-6］。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，優(yōu)化離心泵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以提高設(shè)計(jì)方案的合規(guī)性；確保離心泵制作質(zhì)量，能夠提高所使用離心泵運(yùn)行穩(wěn)定性；加強(qiáng)離心泵安裝監(jiān)督，可以提高離心泵安裝結(jié)果的合規(guī)性；優(yōu)化離心泵運(yùn)行規(guī)范，能夠提高發(fā)現(xiàn)問題的及時(shí)性；完善離心泵養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，可以維持離心泵工作狀態(tài)的穩(wěn)定性；建立信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠更加科學(xué)地監(jiān)測(cè)離心泵工作狀態(tài)?；陔x心泵振動(dòng)原因，擬定可靠的預(yù)防措施，對(duì)于提高離心泵運(yùn)行穩(wěn)定性、延長(zhǎng)離心泵使用壽命有著積極的意義。