進出口管路設置對離心泵振動的影響

張玉程

（中國鋁業(yè)廣西分公司熱電廠，廣西百色 531400）

0 引言

離心泵作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應用最為廣泛的提升和輸送設備，其重要性不言而喻。振動過大作為離心泵的一種常見故障而廣受關注。對于振動過大，人們的第一反應是軸承問題、對中問題、平衡問題等，卻很少有人認為是管路設置的問題。下面以中鋁廣西分公司熱電廠一循環(huán)水沖渣泵振動過大為例，說明管路設置對泵振動的影響。

1 現(xiàn)狀

中鋁廣西分公司熱電廠一循環(huán)水3 臺沖渣泵一直有泵軸承、電機軸承、泵進出口管振動大的現(xiàn)象。表1 為2010 年12 月6 日測量的振動值。

這3 臺沖渣泵，雖然每天只運行1 臺，但是在2010 年因為振動過大共時行了10 次大修，更換軸承6 次。結(jié)合多次的檢修經(jīng)驗，可能排除以下導致振動大的因素：①聯(lián)軸器對中不良，聯(lián)軸器損壞，聯(lián)軸器彈性柱銷松脫，聯(lián)軸器彈性塊損壞老化；②軸承損壞，軸承潤滑不良，軸承跑內(nèi)圈，軸承跑外圈；③泵軸彎曲，泵軸損壞，電機軸彎曲；④葉輪腐蝕、磨損，葉輪與泵體摩擦；⑤轉(zhuǎn)子不平衡；⑥基礎螺栓松動；⑦泵發(fā)生汽蝕；⑧支架不牢引起管道振動。

2 原因分析

熱電廠一循環(huán)水沖渣泵管路中，沖渣泵型號為125-100-315，相關參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速2900 r/min，流量230 m3/h，額定壓力1.6 MPa，揚程109 m，功率110 kW，泵進口管DN150 mm，泵出口管DN100 mm；電機型號為Y315S-2，轉(zhuǎn)速2980 r/min，電流203 A，電壓380 V，功率因數(shù)0.89，頻率50 Hz。

排除以上原因后，泵振動大的故障依舊未能消除，分析認為，故障原因為離心泵進出口管路設置不合理。理由如下。

（1）進、出口管口徑太小，導致液體流速過大。開過車的人都有體會，經(jīng)過一段凹凸不平的路面時，車速越快、振動越大。對于管道中的液體來說，管壁的凹凸不平、管路中的管道附件，都會引發(fā)振動。沖渣泵進口管為DN150，出口管為DN100，泵設計流量為230 m3/h。在進出口閥全開的情況下，由（d為管徑，Q 為流量，v 為流速）可得，沖渣泵進口管中液體流度為3.6 m/s，出口管中液體流度為8 m/s。依據(jù)《化工管路手冊》，離心泵輸送水及黏度相似液體時進口管中液體常用流速為1.5～2.0 m/s，出口管中液體常用流速為1.5～3.0 m/s，即便是高壓離心泵出口管中液體常用流速也不過是3.0～3.5 m/s。因此，熱電廠沖渣水泵進、出口管口徑太小，造成液體流速過大。

液體流速過大，會導致以下問題：①導致泵的入口壓力降低,介質(zhì)氣化,泵發(fā)生汽蝕；②管道內(nèi)液體流速過大時，一方面會引起液體對管道附件的沖擊過大而引發(fā)較大的振動，一方面會產(chǎn)生很大的摩擦阻力而引發(fā)較大的振動；③導致管道阻力損失增加，增加耗電量。

整個系統(tǒng)阻力損失Hj=管道沿程阻力損失Hjf+局部阻力損失Hjs。而。其中，L 為管道長度，λ 為磨擦系數(shù)，d 為管徑，v 為液體流速，k 為管道附件損失系數(shù)。所以，管道磨擦導致的壓降與液體流速成正比，與管徑成反比。速度每增加2 倍，耗電量就要增加4 倍。

（2）進口管未直接與泵聯(lián)接，而是增加了一個彎頭，致使原本流速過大的液體與彎頭發(fā)生較大沖擊，引發(fā)進口管振動，進口管振動又作用在沖渣泵上，引發(fā)泵更大振動。

（3）出口管與總管上毫無意義地增加一個彎頭，致使原本流速過大的液體與彎頭發(fā)生較大沖擊，引發(fā)進口管振動，進口管振動又作用在沖渣泵上，引發(fā)泵更大振動。出口管上的兩個彎頭形成“拱形”。任何“拱形”都具有破壞性，可能會集聚氣袋，干擾流體，引發(fā)更大振動。

（4）進出口閥為蝶閥。單臺沖渣泵可以滿足5 臺爐同時開啟時的用水量，但目前只運行了2 臺爐。由于水的需求量減少，泵進口閥只能開到60%以下，出口閥只能開到30%以下。而蝶閥開度越小，阻力越大。泵進口蝶閥只開60%、出口閥只開30%，致使原本流速過大的液體與閥板發(fā)生較大沖擊，引發(fā)進出口管振動。

3 解決方法

3.1 解決進、出口管口徑太小的方法

現(xiàn)場管道內(nèi)液體的流速已經(jīng)超出正常水平約3 倍。因此，要想消除離心泵振動過大，就要降低流速。

3.2 減少彎頭和“拱形”

通過仔細設計管道系統(tǒng)，可以將彎管的數(shù)量保持在最少。在管道中避免具有較高的點也是很重要的，盡可能減少“拱形”。

4 總結(jié)

綜上所述，離心泵的進出口管設備對泵的影響不容忽視，關系到整個系統(tǒng)阻力損失，更對離心泵的振動有著影響。因此當離心泵振動過大時，如果常規(guī)的解決方法如更換軸承、重新對中、轉(zhuǎn)子做動、靜平衡等都無法解決，可以檢查一下進出口管路設置是否合理。