给水泵的振动原因分析及处理对策(二)

轴承支座刚性不好，造成泵轴中心不对。
 为了确保轴系中心的真实与准确，必须从每一个细小的环节进行控制，任何一个相关的安装过程（包括测量工作等）都必须严格要求，为控制好轴系中心的质量，需注意如下问题：
 ①检查各轴承安装位置是否正确，垫铁接触是否良好；
 ②空载时底部垫铁是否存在规定的预留间隙（一般为0.03~0.07mm，目的是使轴瓦承载时各垫铁所承受的负荷均匀），如厂家未规定间隙时则确保垫铁接触均匀，间隙小于0.03mm；
 ③检查油挡间隙符合规定要求，确认转子未接触油挡；
 ④百分表架设应牢固，测量圆周的百分表杆延长线应与轴心线垂直相交，测量端面的百分表杆应与端面垂直，用以消除测量误差；
 ⑤每次读表前，假连接销均应无憋劲现象，盘动转子的钢丝绳无受力。
 ⑥百分表杆接触的位置应光滑、平整，且百分表灵活、无卡涩；
 ⑦使用塞尺测量每次不超过四片，单片不应有折纹，塞入松紧程度适中，不应有力过大或过小；
 ⑧调整轴瓦垫铁时，垫片不应有弯曲、卷边现象，对于轴承座、垫铁毛刺及垫片的油污、灰尘应清理干净，轴瓦翻入时，瓦窝内应抹少许润滑油，有些轴瓦润滑油入口通过下瓦一侧垫铁，所以在调整垫铁内的垫片时不要漏剪油孔；
 ⑨转子连接：这是机组轴系找中心中最后的一步，也是最关键的一个环节，该步骤的好坏，直接关系到整个轴系找中心工序的成功与否！其基本步骤如下：a、测量联轴器在自由状态下的晃度及瓢偏值，目的是检验联轴器与轴之间是否存在同心度与垂直度的偏差；b、预连接联轴器，调整各联轴器组合状态下的晃度及瓢偏值，如该值合格则说明转子连接成功。
 在转子连接前及连接过程中有几点应特别注意，该部分工作作为转子连接过程中的隐蔽往往被一些人忽视，但忽视该部分工作对机组轴系运行所产生的影响不容忽视。这些影响因素主要有：转子联系螺栓配重不合理；联系螺栓孔绞孔精度不合理；联系螺栓的紧固顺序不合理；转子连接时未拆除安装假瓦，下面就这几个问题产生的原因、危害及消除措施作简要论述。
 
 图2  靠背轮螺栓分布示意图
 转子联系螺栓配重不合理：转子联轴器联系螺栓由于加工精度等原因，往往每条螺栓重量相差几十甚至是几百克，一般靠背轮都是12或是16个螺栓，都是对称分布（中心对称且直线对称），故只要任意相差90°方向上的4个螺栓其重心与靠背轮中心重合，则对靠背轮的影响完全可以忽略，则不会对轴系运行时造成不良影响。下面就以图2中编号为1、4、7、10的四个螺栓进行讨论。
 假设靠背轮螺栓孔所在圆半径为0.5m，转速为3000r/min，且螺栓孔中心关于转动中心完全对称。如果四个螺栓重量完全相同，则很明显四个螺栓对转动中心的力矩和为0，不会对轴系的振动方面产生不良影响；如果1、4、10号螺栓重量为3.5Kg，7号螺栓重量为3.4Kg；则转子转到图示位置时（即1、7号螺栓处于垂直状态，4、10号螺栓处于水平位置），由于螺栓受重力作用，对靠背轮的合成力为：（G7－G4）Kg*9.8N/Kg=0.98N·m，方向沿G1方向，其效果相当于在螺栓孔G1的位置上加上一个质量为0.1Kg的物体，当转子旋转一圈的过程中，靠背轮垂直与中心线的平面内的始终受一力矩作用，该力矩变化如图3中的曲线变化，转子每转动一周为一个周期。虽然该力矩较小，但对轴系的影响不可忽略，也可能造成振动。
 
                        图3  转子旋转过程力矩变化图
 联系螺栓孔绞孔精度不合理：联系螺栓孔的绞孔要求通常是比螺栓大0.01-0.02mm，过大螺丝孔则连接时靠背轮容易移位，造成连接时晃度大，直接影响机组运行，造成振动；
 联系螺栓的紧固顺序不合理：联系螺栓紧固必须采用对称紧固并且适当增加螺栓紧固程度；避免一次紧固过量，容易造成联轴器位置憋劲，是轴系振动中不可忽视的原因；
 转子连接时未拆除安装假瓦：很多机组采用两转子三支点的轴系，因此在安装过程采用假瓦作为找中心临时支撑，在机组运行时假瓦是退出的。
1.2.3联轴器螺栓节距精确度不高引起的振动
 在这种情况下，只有一部分螺栓承担扭矩，产生了新的不平衡力。或者在联轴器直径方向对称的两条螺栓及螺母的重量差超过规定，形成新的不平衡重量，引起振动。这种振动的频率等于转速。
1.2.4固体摩擦引起的振动
 如果因为热应力而造成泵体变形过大或泵轴弯曲，或者是其他原因使泵内动、静部分发生摩擦，迫使转子振动。这是一种自激振动，其频率等于转子的临界转速。
1.2.5泵轴的临界转速引起的振动
 如果水泵的工作转速接近临界转速，就会产生共振。在设计时，必须事先算出转子的临界转速，使它与泵的工作转速错开。另外，还必须注意水泵与原动机连接以后临界转速的改变。如果管路支持不当或者基础螺栓松动，亦会因轴承座刚度变化而对水泵转子的固有频率有所影响。
1.2.6油膜振荡引起的振动
 这是在滑动轴承中，由于油膜的作用而发生的一种自激振动。高速给水泵的滑动轴承，属于高速轻载轴承，这类轴承在运行中容易导致一个不大的偏心度，也就是当轴颈在轴承中运转失去稳定后，轴颈不仅围绕自己的中心高速旋转，而且轴颈中心本身还将绕一个平衡点涡动，涡动的方向与转子的旋转方向相同，轴颈中心的涡动频率约等于转子转速的一半，所以又称半速涡动。如果半速涡动的频率与转子的固有频率（临界转速）相遇，将产生共振，振幅急剧增大。此时，转子除了半速涡动外，还受到忽大忽小的瞬时抖动，这就是油膜振荡。所以，当给水泵的工作转速正好等于或接近临界转速的两倍时，就很容易产生油膜振荡。
 消除油膜振荡的方法是使泵轴的临界转速不在工作转速的一半以下。另外还可以采取选择适当的轴承长径比、合理的油楔布置、油膜的刚度改变等措施。
1.2.7平衡盘不良引起的振动
 平衡盘设计不合理亦会造成泵组振动。例如，平衡盘本身的稳定性差，当工况变动后，平衡盘失去稳定，会产生左右的晃度，造成泵轴有规则的振动。同时，动盘与静盘产生磨损。
1.2.8基础及泵座不好引起的振动
 在基础方面，除了基础下沉使中心改变以外，还有刚度及固有频率问题，如果基础的固有频率正好与泵的转速频率一致，就会产生共振。此外，二次灌浆质量不高，基础有空洞等都会引起振动。
 泵座本身刚性不好，抗干扰性能差，也容易引起振动。
1.2.9原动机引起的振动
 驱动给水泵的各种原动机，由于本身的特点，亦会产生振动。如给水泵由汽轮机驱动，则汽轮机亦有各种振动问题；如给水泵由电动机驱动，则电动机亦会由于电磁力的不平衡等因素，引发振动。
2结束语
 影响给水泵振动的原因多种多样，首先应当从安装的角度控制好可能导致振动的因素，将振动的可能性降至最低。上述观点主要从安装、检修和维护经验的角度结合一些国内国外的水泵振动研究方面的资料探讨了可能导致水泵振动的几个因素，着重探讨了由于中心不正而导致的振动及控制措施，其中的观点可能为我们以后遇到类似问题提供了很好的思路。
   
参考文献：
[1]郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书汽轮机分册.北京：中国电力出版社，2003.
[2]刘爱忠.汽轮机设备及运行.北京：中国电力出版社，2003.
[3]李浩然.汽轮机辅机安装.北京：中国电力出版社，1999.
[4]康德.汽轮机设备安装工艺学：水利水电出版社，1981.
[5]汽轮机设备及系统：中国电力出版社，1998.

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