1介質(zhì)流量

泵在設(shè)計(jì)流量下運(yùn)行時，振動不超標(biāo)，隨著流量的大幅降低或提高，泵的兩端軸承及出口管線振動強(qiáng)烈。泵體內(nèi)會發(fā)出往復(fù)機(jī)似的噪音。流量正常時，振動和噪音也恢復(fù)正常。

泵體，尤其是內(nèi)側(cè)軸承座水平方向的振動明顯大于垂直和軸向振動的增大值。長時間運(yùn)行，泵內(nèi)葉輪、平衡盤、級間襯套、中段等會磨損。對單級雙吸泵，軸向的高頻振動使軸承損壞、葉輪口環(huán)成對稱偏磨，泵體口環(huán)偏磨，嚴(yán)重時將導(dǎo)致軸承斷裂。

任何一臺離心泵都有一個最佳工作范圍，體現(xiàn)在泵的性能曲線上。

離心泵的振動隨流量而變化，通常在最佳效率點(diǎn)流量附近其值最小，并且隨著流量的增大或減小而增加。從最佳效率點(diǎn)流量起，振動隨流量的變化取決于泵的能量密度、比轉(zhuǎn)速及汽蝕比轉(zhuǎn)速。通常，振動的變化量隨能量密度、比轉(zhuǎn)速及汽蝕比轉(zhuǎn)速的增加而增加。

離心泵除了有在性能曲線上標(biāo)注的最小連續(xù)流量外，還有一個最小連續(xù)熱流量。泵在小流量條件下運(yùn)行時，部分液體的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽惯M(jìn)口處液體的溫度升高，當(dāng)液體溫度使有效汽蝕余量等于或小于泵必須汽蝕余量時，就會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。

在正常流量下，泵本身的自動平衡盤能很好平衡轉(zhuǎn)子軸向力。但流量過低時，由于軸向力的增大，自動平衡盤就不能將轉(zhuǎn)子的軸向力平衡掉，使轉(zhuǎn)子受到一個指向葉輪人口方向的軸向作用力，造成轉(zhuǎn)子向前竄動，轉(zhuǎn)子、平衡盤等部件嚴(yán)重磨損。軸向介質(zhì)的人口沖角與轉(zhuǎn)子葉片的安裝角偏差較大，也會產(chǎn)生沖擊，引起強(qiáng)振。

對單級雙吸泵，當(dāng)實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量時，泵體內(nèi)蝸殼的流道截面積顯得過大，使流體流動速度減小，葉輪出口的絕對速度增加，且方向發(fā)生改變。這樣，蝸殼內(nèi)的液體與葉輪出口的液體相遇時，因速度大小和方向不同而產(chǎn)生撞擊，使得蝸殼內(nèi)液體壓力不斷增高，從而破壞了蝸殼內(nèi)液體流動壓力的軸對稱性。此外，由于蝸殼內(nèi)壓力分布不均勻，殼內(nèi)流體對流出葉輪的流體所起的阻礙作用也不同，使得沿葉輪四周的液體給葉輪的力和方向也不同，引起偏振。

泵的運(yùn)行應(yīng)處于優(yōu)先工作區(qū)。此工作區(qū)位于所提供葉輪的最佳效率點(diǎn)流量的70％一120％區(qū)間內(nèi)。額定流量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于所提供葉輪最佳效率點(diǎn)流量的80％～110％區(qū)間內(nèi)。

如果無法避免小流量操作工況，可從泵出口引一條最小回流線，到泵人口的容器內(nèi)。如果是飽和態(tài)液體，應(yīng)注意返回線不可直接接到泵的人口處，以免過熱的出口介質(zhì)加熱入口介質(zhì)，引起汽蝕。但回流的介質(zhì)使泵做了無用功，增加了裝置能耗。

也可以在保持蝸殼不變的情況下，通過改變?nèi)~輪參數(shù)來改變泵的輸出流量。通過對葉輪的進(jìn)出口角度進(jìn)行修改，可減小作用在葉輪上的徑向力，減小振動。

2介質(zhì)組成

在開工初期，尤其是有加熱爐加熱的塔底泵，介質(zhì)為飽和態(tài)液體，調(diào)試時，泵內(nèi)有噼噼啪啪的聲音，泵體振幅大，猶如汽蝕現(xiàn)象發(fā)生。隨著操作參數(shù)調(diào)整到位，該現(xiàn)象會逐漸消失。

開工初期，操作條件不穩(wěn)定，塔釜介質(zhì)中包含有部分輕于設(shè)計(jì)值的輕組分。在開工過程中由于加熱爐升溫速度過快，使介質(zhì)出現(xiàn)了過加熱現(xiàn)象。這些熱量在塔釜內(nèi)沒有充分釋放，隨流體進(jìn)入泵內(nèi)，在泵腔的低壓處使輕組分汽化，形成汽蝕現(xiàn)象。

調(diào)整參數(shù)時，重沸爐的升溫速度應(yīng)緩慢，泵的流量應(yīng)控制在低負(fù)荷下操作。待塔釜中的介質(zhì)組成接近設(shè)計(jì)值時，再逐漸加大泵負(fù)荷到正常操作點(diǎn)。

3汽蝕余量

泵內(nèi)有噼噼啪啪的聲音。泵體尤其是進(jìn)口處振動大。嚴(yán)重時，流量和出口壓力波動大，流動不連續(xù)，出口管線振動并可能伴有水錘的聲音，最后會使出口壓力表指示為零，出13流量計(jì)指示為零。泵內(nèi)葉輪有坑坑洼洼的痕跡，甚至轉(zhuǎn)子有磨損。對于流體為飽和態(tài)液體的泵，在液體為過冷態(tài)試運(yùn)時可能沒有該現(xiàn)象，一旦介質(zhì)溫度達(dá)到飽和溫度，則振動和噪音明顯。

系統(tǒng)的有效汽蝕余量不足，造成泵人口壓力低于介質(zhì)的飽和蒸氣壓，介質(zhì)汽化，同時還有溶解在液體里的氣體逸出，形成大量氣泡。氣泡在葉輪的外側(cè)高壓處迅速萎縮、凝結(jié)，形成真空區(qū)，氣泡周圍的液體迅速沖人，形成強(qiáng)大的局部高頻高壓水擊，造成壓力波動，并伴有撞擊的聲音。氣泡凝結(jié)時產(chǎn)生局部高溫，金屬表面因疲勞而產(chǎn)生剝蝕。情況嚴(yán)重時，大量氣體聚集在葉輪周圍，阻塞流道，使泵內(nèi)液體流動的連續(xù)性遭到破壞，最后液流中斷，造成泵抽空，產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象¨。由于流量的斷斷續(xù)續(xù)，造成了泵的強(qiáng)烈振動，轉(zhuǎn)子和泵體產(chǎn)生摩擦，最終損壞，無法運(yùn)行。

(1)增加系統(tǒng)的有效汽蝕余量如果是飽和態(tài)液體，通過提高泵入口液面高度；減少人口管件，如彎頭，閥門等；縮短管線長度；異徑三通改為同徑三通；改進(jìn)流體流道；均可有效提高裝置的有效汽蝕余量。將飽和態(tài)液體冷卻成過冷態(tài)，也很有效。但該方案在需要熱進(jìn)料時，會增加能耗。如果是過冷態(tài)液體，除了使用同飽和態(tài)液體一樣的方法外，還可以通過提高人口側(cè)容器的壓力來增加裝置的有效汽蝕余量。

(2)降低泵的必須汽蝕余量泵的必須汽蝕余量是泵體本身固有的性能。只有通過改變泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)。如在泵的吸人口加誘導(dǎo)輪等。泵的內(nèi)漏、高溫高壓的介質(zhì)由出口回流到泵的入口處，也可以引起汽蝕。如果是由泵的內(nèi)漏引起的汽蝕，可通過減小口環(huán)間隙來解決。另外，在允許降低揚(yáng)程的情況下，給泵的電機(jī)增設(shè)變頻調(diào)速器，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以減小葉輪入口處液流的相對速度，從而降低泵的必須汽蝕余量。該方案不僅可以降低泵的必須汽蝕余量，還可以節(jié)能降耗。

3液體停留時間

容器內(nèi)壓力和液位都很穩(wěn)定，但泵內(nèi)有噼噼啪啪的聲音，泵體振幅大。隨著流量的增大，泵人口壓力有下降趨勢，直到泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。該現(xiàn)象多發(fā)生在泵人口容器有氣液兩相物流進(jìn)入時。

氣液兩相流進(jìn)入容器時，都需要一個分離時間，才能使氣體從液體中徹底分離出來。液體的停留時間，通常大于1rain。如果液面比較低，當(dāng)煉油技術(shù)與工程2009年第39卷物流直接對準(zhǔn)出口破沫器沖下，會形成物流短路，造成局部物流的停留時間縮短。（歡迎關(guān)注微信公眾號：泵友圈）如果停留時間不夠，則氣泡來不及從液體中逃逸，會隨液體一起進(jìn)入泵腔。隨著流速的增加，裹夾的氣泡量增加，管路系統(tǒng)壓力降增加。當(dāng)泵人口壓力低到飽和蒸氣壓時，會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

當(dāng)容器內(nèi)液位高于兩相流體的人口管時，沖人的流體對容器內(nèi)液體起了攪拌混合作用，形成泡沫，造成假液位，通?？吹讲ＡО逡何挥?jì)的液面很穩(wěn)定，但實(shí)際上泡沫層已經(jīng)很高。這種現(xiàn)象多發(fā)生在易起泡的體系。

提高容器的液面高度，增加停留時間，通常是有效的解決方案。在兩相流人口增加導(dǎo)流器，可以提高氣液分離的效率，減少氣泡夾帶，同時避免流體直接對容器出口破沫器沖擊，也可以避免該現(xiàn)象的發(fā)生。操作時應(yīng)避免容器內(nèi)液位超過兩相流人口管的下部。

離心泵結(jié)構(gòu)問題

1轉(zhuǎn)子平衡性

泵前后測點(diǎn)水平方向的振值明顯大于垂直方向和軸向的振值。振動頻譜顯示，各測點(diǎn)均以轉(zhuǎn)子工頻占絕對優(yōu)勢，同時存在很小的高次諧波和通過頻率。

（2）原因分析

泵轉(zhuǎn)子不平衡的影響因素，包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量偏心及轉(zhuǎn)子部件的缺損。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心是由于轉(zhuǎn)子的制造誤差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻等原因造成的，此為初始不平衡。初始不平衡主要來源于設(shè)計(jì)、制造和安裝等環(huán)節(jié)；轉(zhuǎn)子部件缺損是指轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中，由于腐蝕、磨損、介質(zhì)結(jié)垢及轉(zhuǎn)子受疲勞力的作用，使轉(zhuǎn)子的零部件局部損壞、脫落等造成的。當(dāng)輸送油漿等重組分時，介質(zhì)很容易在泵轉(zhuǎn)子上結(jié)焦或結(jié)垢，從而造成轉(zhuǎn)子的不平衡。

如果泵投用初期運(yùn)行正常，運(yùn)行一段時間后第6期劉紅云等．離心泵振動原因分析和解決方案各測點(diǎn)的振值則呈現(xiàn)上升趨勢。這種情況，大多為轉(zhuǎn)子結(jié)垢所致，應(yīng)開泵檢查，清理結(jié)垢。

如果試運(yùn)時泵振動大，說明泵轉(zhuǎn)子有初始不平衡，應(yīng)由泵廠進(jìn)一步檢查、改造。

2.葉輪

在帶負(fù)荷試車時，無論是小流量工況還是滿負(fù)荷運(yùn)行，泵的進(jìn)出口管線均表現(xiàn)很大的振動。振動為時大時小，呈間歇性。泵的進(jìn)出口管線壓力表和出口流量表指針擺幅大。通過聽棒聽到的管道中流體聲不均勻、不穩(wěn)定。降低揚(yáng)程，情況沒有改變。采用壓力傳感器直接對管道中的流體進(jìn)行壓力脈動測試，可發(fā)現(xiàn)流體壓力脈動不均勻度過高。

該振動不是機(jī)械振動的傳遞，而是流體壓力脈動的結(jié)果。脈動流遇到管線的直角彎頭時，流體對轉(zhuǎn)彎處管壁產(chǎn)生很大的力。當(dāng)流體遇到閥門或變截面管等收縮的地方，也會產(chǎn)生很大的流體沖擊力。

流體壓力脈動會引起管道中流量的脈動變化。流體壓力脈動來源于泵的設(shè)計(jì)。為了降低葉片泵導(dǎo)葉上產(chǎn)生的不穩(wěn)定力，必須使葉輪葉片數(shù)和導(dǎo)葉葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)。如果他們之間有公約數(shù)，會使流出葉輪葉道各出口點(diǎn)處的流速和壓力很不均勻，流體沖擊在導(dǎo)葉上，將產(chǎn)生一個較強(qiáng)的交變作用力。另外，葉輪出口處不均勻的流速在導(dǎo)葉上形成較嚴(yán)重的邊界層和分離漩渦，會導(dǎo)致流體流出泵以后產(chǎn)生壓力脈動。

應(yīng)對泵的轉(zhuǎn)子和靜子部件進(jìn)行改造。如改變?nèi)~輪葉片數(shù)，使葉輪葉片數(shù)和導(dǎo)葉葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)。精心設(shè)計(jì)流道的各個部分，從根本上消除流體的壓力脈動。另外，軸承和滾珠等部位磨損應(yīng)及時處理。

2臨界轉(zhuǎn)速

多發(fā)生在多級泵上。剛投用時，泵本身的振動幅度大。平衡盤、平衡套、密封環(huán)經(jīng)常嚴(yán)重磨損，軸彎、密封泄漏等故障經(jīng)常發(fā)生。

濕態(tài)臨界轉(zhuǎn)速與實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速接近時，泵極易產(chǎn)生共振。臨界轉(zhuǎn)速與泵軸設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。泵軸的長度過長，長徑比偏大，抗干擾能力差。在外力矩的作用下，泵軸很容易發(fā)生彎曲，導(dǎo)致口環(huán)上、下間隙不均勻，產(chǎn)生振動。

加粗軸徑，盡量減少級數(shù)，使動平衡結(jié)構(gòu)更加合理，保證濕態(tài)臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速。泵出廠前應(yīng)在工作轉(zhuǎn)速下進(jìn)行動平衡試驗(yàn)。

某廠重整汽油分餾塔底泵，工藝包設(shè)計(jì)正常流量為460m／h，介質(zhì)為c汽油餾分，溫度190℃，計(jì)算裝置有效汽蝕余量7.8m。采用國產(chǎn)單級雙吸上進(jìn)上出泵，揚(yáng)程280m，轉(zhuǎn)速2985r／min，必須汽蝕余量4.9m，最小流量210m／h。流程見圖1。