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离心泵振动故障分析及应对措施探讨
吕慧敏1 高 伟2 王 越3
（1.桩西采油厂;2河口采油厂;3.桩西采油厂）
摘要：在油田离心泵的现场运行中，由于电气、机械、水力等各方面的原因以致离心泵机组产生强烈的振动，从而造成离心泵噪音超标、机械密封损坏、基础松动等多种故障，本文以10SH-6A型污水外输泵为例，对离心泵产生振动的各种原因进行了详细的分析，并提出相应的改进措施。
关键词：离心泵;振动;措施
一、前言
在油田离心泵的现场运行中，由于电气、机械、水力等方面的原因致使离心泵机组产生强烈的振动，就机械因素而言主要有以下几方面原因：电机和泵转动部件质量不平衡、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及泵临界转速出现与机组固有频率一致引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。下面针对10SH-6A型污水外输泵现场应用中所出现的问题进行分析，并提出了相应的改进措施。
二、泵体振动造成的影响
10SH-6A型污水外输泵流量468m3/h，扬程54m，配用功率110kW。我们运用设备状态检测系统对污水外输泵进行了状态检测，根据状态点检实施指导及设备的组成结构，在电动机、水泵的前后轴承处设置了水平、垂直、轴向共12个测点，经检测泵存在振动和噪音超标的问题。
由于离心泵机组产生强烈的振动，对泵的部分零部件造成了不同程度的损坏。
1.泵基础及管线支墩的损坏
在泵体强烈振动可能导致泵基础的断裂、轴承约束松弛、过大的轴承间隙，地脚螺栓的松动，在基础出现松动的情况下，除了产生转频振动外，还会发生旋转基频的高次谐波振动及等分数谐和共振，使任何已有不平衡、不对中所引起的振动问题更加严重。
2.机械密封失效
曾对污水外输泵进行机械密封改造，将填料密封更换GABM80B-2型波纹管集装机械密封，由于泵在运行过程中产生强烈的振动，导致泵机组的窜动量、摆动量、密封端盖与轴相对位置和挠度等参数不能达到技术要求，所以在机械密封更换后运行不久，便出现了不同程度的损坏，造成泵轴端漏失严重，随后又更换为填料密封。
三、泵体振动原因解析
3.1机械本体结构及安装方面的影响
由于转子、轴承、壳体、联轴器、密封和基础等部分的结构加工及安装方面的缺陷，使离心泵系统在运行中会产生振动，而强烈的振动又往往是系统部件损坏的主要原因。一般常见的故障有联接不对中、转子不平衡、泵轴弯曲及部件松动等，所以弄清这些故障形成的机理并掌握它们各自的振动特性是进行故障诊断的前提。
3.1.1联轴器的安装误差
联轴器用于驱动轴和泵轴的连接，以传递运動与转矩，在其安装过程中，经常出现转轴不对中的情况：有沿径向的平行位移误差和相互之间的角位移误差。在泵类设备运行过程中，势必会造成泵轴及其支撑部件的周期性变形，出现轴系的强迫振动，加剧了支撑轴承的磨损和密封装置的失效。
目前污水外输泵采用了弹性套柱销联轴器，其具有良好的弹性滞后性能，在工作过程中，通过蛹状的弹性套传递扭矩，在一定程度上具有缓冲减振的作用，补偿了两轴间的相对位移，但联轴器的弹性套容易磨损老化，使用寿命比较短，在弹性套磨损后，联轴器对中情况发生变化，从而造成轴系的强迫振动。
3.1.2 转子不平衡
由于机械材料内部组织密度不均或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，以及设计时具有的非对称的几何形状等多种因素，所以当转子旋转时，其“重心”产生一个离心力作用在轴承上，该力的大小随着转子的旋转而变化。不平衡的类型有3种：静不平衡、偶不平衡和动不平衡。任何回转体在旋转时，这种离心力作用在回转体上，使其产生弯曲变形。
泵轴作为泵的核心部件，不但支撑着所有套装在轴上的零部件，而且通过轴传递扭矩。轴因长期使用或拆卸保养不不到位而发生弯曲，特别是细而长的轴更容易弯曲，故新轴或旧轴在拆下后应进行检查，泵轴允许跳动值如表3-2所示
3.1.3 机械部件的松动
轴承磨损可能会导致出现旋转松动，此故障在检测时首先会测到轴承磨损的迹象，然后才能出现轴承松动。在大多数情况下，其垂直方向上的振动要高于水平方向上的振动。对于结构松动（弹性地基）非旋转松动，离心泵与基础之间的松动会使其最刚性方向上的振动升高，通常在水平方向上，同时还取决于离心泵的安装和布局方式。松动既可能导致机器的其他故障也可能因其它故障所引起，机械部件的磨损变形、轴系的不对中、不平衡等与机械部件的松动都是相互影响。
四、解决措施
4.1 提高离心泵安装精度
利用百分表及表架或其他找正工具及时测量两联轴器的不同心及不平行情况，由于污水外输泵是用于输送一定温度的液体，所以在联轴器安装对中时应该使设备处于运行温度状态，从而防止随温度变化而产生的伸缩误差。
4.2 实时监控设备运行状态
状态监测是设备预防保养中重要的一环，以轴承为监控焦点，因为它是所有泵机组中最重要的旋转零件，要求泵机组的运行操作人员必须对轴承的故障信号保持高度的警觉，并通过先进的监测系统和仪器，及时监测轴承运行状态，早期检测出轴承破坏以避免由于轴承破坏所造成的非计划性设备停机。
4.3离心泵基础加固
我们对离心泵基础进行了重新设计，在基础设计时要求底面的形心和整个泵机组的形心力求重合，每边偏差小于5%，地脚螺栓必须恰当和正确地固定在混凝土地基中，同时加大了基础的底面积和重量。
4.4 加强生产运行管理，做好离心泵运行记录和保养
平稳控制污水罐液位和污水外输量，保持泵的工作点处在稳定状态，防止“喘振”现象的发生，同时做好泵的运行记录。包括运行小时数、密封的调整和更换、更换或添加润滑剂以及其它维护措施。这些数据对于抽吸和排放压力、流量、输入功率和轴承的温度以及振动和噪音的定期测量提供重要的依据。
吕慧敏1 高 伟2 王 越3
（1.桩西采油厂;2河口采油厂;3.桩西采油厂）
摘要：在油田离心泵的现场运行中，由于电气、机械、水力等各方面的原因以致离心泵机组产生强烈的振动，从而造成离心泵噪音超标、机械密封损坏、基础松动等多种故障，本文以10SH-6A型污水外输泵为例，对离心泵产生振动的各种原因进行了详细的分析，并提出相应的改进措施。
关键词：离心泵;振动;措施
一、前言
在油田离心泵的现场运行中，由于电气、机械、水力等方面的原因致使离心泵机组产生强烈的振动，就机械因素而言主要有以下几方面原因：电机和泵转动部件质量不平衡、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及泵临界转速出现与机组固有频率一致引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。下面针对10SH-6A型污水外输泵现场应用中所出现的问题进行分析，并提出了相应的改进措施。
二、泵体振动造成的影响
10SH-6A型污水外输泵流量468m3/h，扬程54m，配用功率110kW。我们运用设备状态检测系统对污水外输泵进行了状态检测，根据状态点检实施指导及设备的组成结构，在电动机、水泵的前后轴承处设置了水平、垂直、轴向共12个测点，经检测泵存在振动和噪音超标的问题。
由于离心泵机组产生强烈的振动，对泵的部分零部件造成了不同程度的损坏。
1.泵基础及管线支墩的损坏
在泵体强烈振动可能导致泵基础的断裂、轴承约束松弛、过大的轴承间隙，地脚螺栓的松动，在基础出现松动的情况下，除了产生转频振动外，还会发生旋转基频的高次谐波振动及等分数谐和共振，使任何已有不平衡、不对中所引起的振动问题更加严重。
2.机械密封失效
曾对污水外输泵进行机械密封改造，将填料密封更换GABM80B-2型波纹管集装机械密封，由于泵在运行过程中产生强烈的振动，导致泵机组的窜动量、摆动量、密封端盖与轴相对位置和挠度等参数不能达到技术要求，所以在机械密封更换后运行不久，便出现了不同程度的损坏，造成泵轴端漏失严重，随后又更换为填料密封。
三、泵体振动原因解析
3.1机械本体结构及安装方面的影响
由于转子、轴承、壳体、联轴器、密封和基础等部分的结构加工及安装方面的缺陷，使离心泵系统在运行中会产生振动，而强烈的振动又往往是系统部件损坏的主要原因。一般常见的故障有联接不对中、转子不平衡、泵轴弯曲及部件松动等，所以弄清这些故障形成的机理并掌握它们各自的振动特性是进行故障诊断的前提。
3.1.1联轴器的安装误差
联轴器用于驱动轴和泵轴的连接，以传递运動与转矩，在其安装过程中，经常出现转轴不对中的情况：有沿径向的平行位移误差和相互之间的角位移误差。在泵类设备运行过程中，势必会造成泵轴及其支撑部件的周期性变形，出现轴系的强迫振动，加剧了支撑轴承的磨损和密封装置的失效。
目前污水外输泵采用了弹性套柱销联轴器，其具有良好的弹性滞后性能，在工作过程中，通过蛹状的弹性套传递扭矩，在一定程度上具有缓冲减振的作用，补偿了两轴间的相对位移，但联轴器的弹性套容易磨损老化，使用寿命比较短，在弹性套磨损后，联轴器对中情况发生变化，从而造成轴系的强迫振动。
3.1.2 转子不平衡
由于机械材料内部组织密度不均或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，以及设计时具有的非对称的几何形状等多种因素，所以当转子旋转时，其“重心”产生一个离心力作用在轴承上，该力的大小随着转子的旋转而变化。不平衡的类型有3种：静不平衡、偶不平衡和动不平衡。任何回转体在旋转时，这种离心力作用在回转体上，使其产生弯曲变形。
泵轴作为泵的核心部件，不但支撑着所有套装在轴上的零部件，而且通过轴传递扭矩。轴因长期使用或拆卸保养不不到位而发生弯曲，特别是细而长的轴更容易弯曲，故新轴或旧轴在拆下后应进行检查，泵轴允许跳动值如表3-2所示
3.1.3 机械部件的松动
轴承磨损可能会导致出现旋转松动，此故障在检测时首先会测到轴承磨损的迹象，然后才能出现轴承松动。在大多数情况下，其垂直方向上的振动要高于水平方向上的振动。对于结构松动（弹性地基）非旋转松动，离心泵与基础之间的松动会使其最刚性方向上的振动升高，通常在水平方向上，同时还取决于离心泵的安装和布局方式。松动既可能导致机器的其他故障也可能因其它故障所引起，机械部件的磨损变形、轴系的不对中、不平衡等与机械部件的松动都是相互影响。
四、解决措施
4.1 提高离心泵安装精度
利用百分表及表架或其他找正工具及时测量两联轴器的不同心及不平行情况，由于污水外输泵是用于输送一定温度的液体，所以在联轴器安装对中时应该使设备处于运行温度状态，从而防止随温度变化而产生的伸缩误差。
4.2 实时监控设备运行状态
状态监测是设备预防保养中重要的一环，以轴承为监控焦点，因为它是所有泵机组中最重要的旋转零件，要求泵机组的运行操作人员必须对轴承的故障信号保持高度的警觉，并通过先进的监测系统和仪器，及时监测轴承运行状态，早期检测出轴承破坏以避免由于轴承破坏所造成的非计划性设备停机。
4.3离心泵基础加固
我们对离心泵基础进行了重新设计，在基础设计时要求底面的形心和整个泵机组的形心力求重合，每边偏差小于5%，地脚螺栓必须恰当和正确地固定在混凝土地基中，同时加大了基础的底面积和重量。
4.4 加强生产运行管理，做好离心泵运行记录和保养
平稳控制污水罐液位和污水外输量，保持泵的工作点处在稳定状态，防止“喘振”现象的发生，同时做好泵的运行记录。包括运行小时数、密封的调整和更换、更换或添加润滑剂以及其它维护措施。这些数据对于抽吸和排放压力、流量、输入功率和轴承的温度以及振动和噪音的定期测量提供重要的依据。