所有的水泵和旋轉機械都會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)的產(chǎn)生是無(wú)法避免的，也不是泵本身的問(wèn)題：經(jīng)設計者(以及電動(dòng)機設計者)設計的泵能承受正常限度內的振動(dòng)。這些振動(dòng)限度隨泵的類(lèi)型、安裝配置、供電要求、旋轉速度以及泵送的液體等的差異而發(fā)生變化。水力資源協(xié)會(huì )出版了美國國家標準協(xié)會(huì )(ANSI)所采用的一整套標準，其內容涵蓋了振動(dòng)動(dòng)力學(xué)、測量標準以及允許限度。該標準為ANSI/HI9.6.4�！　�
　　通常情況下，如不造成明顯問(wèn)題大部分的振動(dòng)都忽略不計(但不建議忽略)。過(guò)度振動(dòng)可能導致噪音過(guò)大、設備損壞以及過(guò)早疲勞失效。近幾年內開(kāi)發(fā)的BAC網(wǎng)絡(luò )、SCADA系統以及建筑管理系統和生產(chǎn)商設計和開(kāi)發(fā)的系統已頻繁用于測量和記錄泵內的振動(dòng)。確立基準參考值、確定限度以及將振動(dòng)測量值并入預防性維修計劃等，通常將在振動(dòng)引起重大故障或其他無(wú)法預知的后果之前保證泵的正常服務(wù)�！　�
　　但是振動(dòng)本身并不是"根本性問(wèn)題"：振動(dòng)由泵內部或系統內部的某個(gè)部件引起�！　�
　　水泵振動(dòng)產(chǎn)生的三大原因　　
　　1.誤用、設計或制造引起的振動(dòng)　　
　　2.內部原因引起的振動(dòng)　　
　　3.外部原因引起的振動(dòng)　　
　　由上述任一類(lèi)原因引起的振動(dòng)通常將導致其加劇達到一個(gè)將導致另一原因下出現故障的水平�！　�
　　誤用、設計或制造引起的振動(dòng)　　
　　目前這一類(lèi)原因為少見(jiàn)，但在處理泵的振動(dòng)問(wèn)題時(shí)卻通常是首先考慮的因素�！　�
　　引起振動(dòng)的這一類(lèi)原因的主要原因包括：　　
　　a.臨界轉速問(wèn)題——這類(lèi)問(wèn)題實(shí)際上在以全速運行的臥式泵內是不存在的：生產(chǎn)商已對泵進(jìn)行了設計，因此其第一臨界轉速將高出高轉速。("臨界轉速"指激起旋轉設備自然頻率的理論角速度。旋轉速度達到自然頻率時(shí)便發(fā)生振動(dòng)和共振。)在立式泵(如具有各類(lèi)長(cháng)度和轉頭的立式渦輪機)內，臨界轉速應在制造之前予以考慮。在臥式泵內，臨界轉速通常由超速、缺少管道支撐件或未考慮的多泵組引起。(缺少管道支撐件時(shí)，管道實(shí)際上成為了"泵的一部分"，且系統的臨界轉速與泵的臨界轉速不同。)這與下文將討論的外部原因引起的問(wèn)題相類(lèi)似�？刹捎脙煞N方法糾正臨界轉速問(wèn)題，將振動(dòng)減少至可接受水平：　　
　　1.改變泵的自然頻率，這一操作應咨詢(xún)泵生產(chǎn)商或在其協(xié)助下進(jìn)行。屬于常用方法�！　�
　　2.改變轉速(針對VFD系統時(shí)尤為有用)。通過(guò)臨界轉速"鎖定"或加速以預防機械運轉�！　�
　　b.嚴重氣濁——氣濁達到一定嚴重程度時(shí)(由NPSH或攜入的空氣引起)，內爆的能量將引起整個(gè)裝置急劇振動(dòng)。當然，隨著(zhù)氣濁的繼續，泵輪材料將被腐蝕，振動(dòng)也進(jìn)一步加劇。合理選用泵則可避免此類(lèi)情況出現，但隨著(zhù)系統老化以及管道改變這類(lèi)情況仍可發(fā)生。將需要增加NPSH或排空現有系統內的攜入空氣�！　�
　　c.腐蝕和沖蝕——雖然腐蝕和沖蝕問(wèn)題極易被視為"內部問(wèn)題"，但是其根源在于為泵的抽送能力選擇材料時(shí)的不當。腐蝕或沖蝕產(chǎn)生的損壞可能毀壞葉輪或頸環(huán)，導致機械的振動(dòng)超出限度。需分析泵的抽送能力才能解決這一問(wèn)題。即使受沙礫沖蝕較厲害，仍需按照步驟更換材料以根除問(wèn)題或延長(cháng)MTBF�！　�
　　d.葉輪的不平衡——按照ISO標準1940/1，葉輪應該切割到大運行速度時(shí)的恰當直徑并實(shí)現動(dòng)態(tài)平衡(6.3級)，該平衡級允許轉速為1800時(shí)每盎司泵輪重量產(chǎn)生0.0014盎司英寸不平衡(轉速為3600時(shí)為0.0007盎司英寸/盎司)。如果在現有泵上切割葉輪，按照標準平衡葉輪時(shí)出現初始故障或重新平衡失敗將導致振動(dòng)超出可接受的范圍。這一點(diǎn)在各種大、小機械上均很重要，因為已建立的標準考慮了機械的總質(zhì)量以及葉輪對振動(dòng)產(chǎn)生的影響。唯一的解決方法是拆掉葉輪重新進(jìn)行平衡�！　�
　　e.電動(dòng)機轉動(dòng)元件的不平衡——這是一種少見(jiàn)的制造缺陷。有關(guān)電動(dòng)機平衡測試要求請見(jiàn)美國電氣制造業(yè)協(xié)會(huì )(NEMA)的標準MG-12007第1節第7部分。通常情況下，被確定為電動(dòng)機轉子不平衡(通過(guò)斷開(kāi)電動(dòng)機并由其自行運轉)的問(wèn)題實(shí)際上是曲軸或軸承故障問(wèn)題，該內容已在本文其他部分進(jìn)行討論。電動(dòng)機旋轉部分的不平衡實(shí)際上在啟動(dòng)時(shí)(或啟動(dòng)過(guò)后不久)將非常明顯。如果需質(zhì)量保證，應咨詢(xún)電動(dòng)機生產(chǎn)商或著(zhù)名電動(dòng)機維修店，如與美國電氣設備維修協(xié)會(huì )(EASA)合作的店�！　�
　　f.軟底腳——安裝支座(通常在電動(dòng)機上，但也在無(wú)整體支座的泵上)不在同一平面內時(shí)會(huì )出現這一問(wèn)題，是出現相對頻繁的導致振動(dòng)的問(wèn)題。由于支座在下方固定，框架扭轉時(shí)，振動(dòng)產(chǎn)生。這可能且確實(shí)已經(jīng)在鑄型電動(dòng)機上發(fā)生且在初期很難確定，因為共振將在整個(gè)機械以及管道內(通常)傳送。軟底腳通常出現在啟動(dòng)時(shí)或維護后�？紤]到其頻率，除非其他振動(dòng)引起的問(wèn)題可以很容易地確定，建議在故障排查程序的早期檢查軟底腳。檢查安裝可使用度標指示的方法。另一種常用的簡(jiǎn)易方法則是輕輕解開(kāi)壓緊螺栓(一次解一個(gè))并檢查振動(dòng)是否減少或消除。如果發(fā)現振動(dòng)或螺栓解開(kāi)過(guò)當，加墊片并重新校準就可以糾正。如果螺栓為解開(kāi)狀態(tài)，則應進(jìn)行標記以防日后忘記對其進(jìn)行緊固�！　�
　　g.不平衡聯(lián)軸器——不能與未對準的情況混淆，聯(lián)軸器本身極少出現不平衡的情況。實(shí)際上在四極速度時(shí)絕不會(huì )出現不平衡，在兩極速度時(shí)出現的頻率也不高。當排除所有引起振動(dòng)的原因后應適當進(jìn)行不平衡問(wèn)題的調查。雖然重新平衡聯(lián)軸器有可能實(shí)現，但整套更換通常將更經(jīng)濟實(shí)惠�！　�
　　h.機械容差——即使單個(gè)部件的容差值在生產(chǎn)商規范所規定的范圍內，機械容差仍可引起機械內的振動(dòng)。簡(jiǎn)言之，泵組裝的零件越多，(在其他條件相同的情況下)容差"累計"使機械產(chǎn)生振動(dòng)的風(fēng)險越大。單個(gè)部件在檢查時(shí)可能在規范(通常為ASME/ANSIY14.5)允許的范圍內。由于這樣一個(gè)事實(shí)的存在，即采用可能產(chǎn)生問(wèn)題的已加工部件查找并確定其他可能問(wèn)題，上述情況將變得更為復雜。精確度和垂直狀態(tài)的全面檢查將難于在實(shí)地準確測量，但是這是確定問(wèn)題的唯一途徑�！　�
　　i.在另一方面，如果容差直接涉及轉動(dòng)部件，則機械容差引起的振動(dòng)將易于診斷。"失圓"或"失方"的加工部件可能導致在其他部件內出現束縛或磨削。參考下文"外部原因導致振動(dòng)"中的內容，區別機械容差與管道校準問(wèn)題�！　�
　　j.機械松動(dòng)——為了便于討論，本文中的機械松動(dòng)僅指螺母和螺栓沒(méi)有恰當進(jìn)行緊固的情況。單獨的螺帽在裝配時(shí)可能沒(méi)有緊固或在運輸和安裝過(guò)程中出現松動(dòng)。所有外部螺帽在運輸和安裝時(shí)應解開(kāi)。生產(chǎn)商每次就裝配提出建議時(shí)，所有外部螺帽應緊固并在隨后進(jìn)行定期緊固(對于大多數機械，建議每年緊固一次)�！　�
　　內部原因引起的振動(dòng)　　
　　為了便于進(jìn)行論述，本文中"內部原因"指機器內部的原因，不論是在泵的外部或內部。這些原因包括：　　
　　a.泵和電動(dòng)機未對準——這無(wú)可爭辯的是泵內產(chǎn)生振動(dòng)的常見(jiàn)原因(其他原因，參考"外部原因引起的振動(dòng)")。應該注意的是，按照泵生產(chǎn)商建議(而非聯(lián)軸器生產(chǎn)商的限制范圍)進(jìn)行校準極為重要。(聯(lián)軸器通�？梢员缺没螂妱�(dòng)機承受的未校準值更大，但是負荷將傳送至泵或電動(dòng)機。)　　
　　b.旋轉不當——雖然在方向錯誤的情況下泵也將旋轉，但是流量和轉頭將減少，且由于流體動(dòng)力學(xué)可能產(chǎn)生振動(dòng)。旋轉應進(jìn)行檢查并校正。(改變三相電動(dòng)機的任意兩根導線(xiàn)，并在確認泵能以預期旋轉運行后檢查電動(dòng)機上的標示牌以糾正單相電動(dòng)機上的導線(xiàn)。)　　
　　c.曲軸——曲軸可能由一些與場(chǎng)地有關(guān)的問(wèn)題引起并能導致振動(dòng)產(chǎn)生。通常情況下，曲軸將不相等負荷傳遞至軸承和閥座并引起過(guò)早磨損，即使在正常觀(guān)測實(shí)踐條件下這種磨損水平不足以被檢測到。誠然，在底腳固定框架式泵上檢查軸的準確度或"擺度"相對較容易，因為框架形成了一個(gè)平臺，便于檢查。所有故障部件的檢查通常將顯示引起故障的原因，包括在閥座和軸承內的故障原因�！　�
　　d.軸承磨損/故障——正如其他討論所示，潤滑不足或潤滑不當可以加速軸承磨損并引起振動(dòng)。但是即使是在"完好"條件下，軸承也將出現磨損并因疲勞而出現故障。對軸承的檢查以及磨損軌跡和滾道內的"剝落"將有助于確定是否有外來(lái)力加速磨損并促使振動(dòng)發(fā)生�！　�
　　e.堵塞——泵堵塞后并不總會(huì )產(chǎn)生過(guò)量振動(dòng)，但其發(fā)生的頻率還是很高。如果泵輪部件發(fā)生堵塞(不論是部分堵塞還是全部堵塞)，泵送的液體將減少并產(chǎn)生振動(dòng)。拆卸泵以檢查其是否堵塞之前，建議檢查電動(dòng)機的電流消耗。堵塞的泵輪所消耗的安培數將比預計更低，除非堵塞產(chǎn)生的不平衡(和振動(dòng))足以使泵輪和泵殼之間產(chǎn)生摩擦。(在這種情況下，振動(dòng)極有可能伴隨摩擦和磨削噪音產(chǎn)生且安培消耗量也會(huì )增加。)　　
　　外部原因引起的振動(dòng)　　
　　經(jīng)驗表明外部原因引起的問(wèn)題是絕大多數振動(dòng)產(chǎn)生的原因�！　�
　　a.管道應變(泵和管道之間未對準)——管道應變(以及泵與電動(dòng)機之間未對準)無(wú)可爭辯地是引起泵振動(dòng)的首要原因，且在排查泵振動(dòng)原因時(shí)應首先關(guān)注這個(gè)原因。引入水之后考慮調整管支架極為重要。水的重量可能相當大，排空時(shí)支撐恰當的管道在滿(mǎn)水之后可能需要進(jìn)行調整。水的重量可能引起足夠應變，導致振動(dòng)，但同樣也導致束縛和未對準或重大故障�！　�
　　b.基礎或錨固不牢——如果泵的基礎不平或基板緊固或灌漿不當，(如"軟底腳"的情況一樣)有可能且會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)。雖然在啟動(dòng)時(shí)將立即出現這種情況，但隨時(shí)間的推移和系統的穩定，振動(dòng)將加劇。如果缺陷不是很?chē)乐�，則調整基板和墊片可以進(jìn)行糾正。直聯(lián)泵在進(jìn)行維修之后常出現這種情況，這并非偶然現象。如果鑄鐵(首選)或鋼沒(méi)有使用"底基層"，則使用所有螺紋埋于混凝土中的部件將電動(dòng)機直接與地面相貼，在頂上使用螺母以緊固泵。由于這種裝置無(wú)法使用"后拉式結構"，通常需切削所有螺紋以便于移除泵的旋轉部件和電動(dòng)機。這些螺紋很少更換，泵也不會(huì )直接與地面相接。振動(dòng)和過(guò)早失效可能發(fā)生�！　�
　　c.系統共振——由于每一個(gè)系統都存在一些共振頻率，因此泵內的"可接受振動(dòng)"將有可能導致系統頻率振動(dòng)，放大共振頻率，從而加劇泵內的振動(dòng)。這可能導致部件出現故障。與臨界轉速相似，需調整管道以解決這一問(wèn)題�！　�
　　結論　　
　　過(guò)量振動(dòng)易于發(fā)現且能引起重大故障發(fā)生。確定振動(dòng)產(chǎn)生的原因尤為重要，以便進(jìn)行有效糾正。由于大多數振動(dòng)產(chǎn)生的原因為外部原因或校準問(wèn)題，因此應著(zhù)重關(guān)注確定較長(cháng)使用期限和較低壽命周期成本的調查。

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