立式泵的不平衡
立式泵的故障主要是不平衡,出口管線方向的彈簧剛度比其垂直方向剛度大,所以不平衡振動的主要方向是與出口管線方向垂直的徑向方向,如下圖所示:
從上到下振動遞減,同測量方向相位同向,電機的自由端振動***大。
徑向載荷(不對中和側向力)
徑向載荷如果沒有在早期檢測出來并治理,超過設計允許值的徑向載荷將會給泵帶來嚴重的損壞。
不對中。是***常見的徑向載荷,但與別的旋轉機械沒有不同。
側向載荷。作用在葉輪上的液壓動力,當泵沒有運行在***佳效率點時會產生***的側向力。(前面在討論泵殼的結構時討論過)
過多的徑向力有如下的特征,我們可以因此制定相應的檢測方案:
***的軸承溫度。***的徑向力會使得軸承承受額外的負荷,并影響其使用壽命。如果滑動軸承的瓦溫***,常常***先預示著軸承處于***徑向載荷。***的徑向載荷讓過載軸承內的潤滑油受到***的剪切應力的作用,受該力作用的潤滑油會升溫,潤滑油的溫度會反映在軸承的巴氏合金上。測量潤滑油的出口溫度往往并不理想,因為軸承內的潤滑油溫是載荷區(qū)的***油溫和非載荷區(qū)的低油溫的混合溫度,雖然有所反映,但只能是模糊地表達機器的運行狀態(tài)。一般要求在軸承中的多個位置安裝溫度探頭,因為***大載荷的位置是可變的、不可預測的,另外,因為不對中也可能讓軸中心的位置在異常的位置。
異常的軸中心位置。通過監(jiān)測滑動軸承的軸中心位置的變化可以有效地發(fā)現徑向載荷的異常。包括一個軸承的軸中心位置的歷史變化趨勢,不同的啟停機過程,也包括不同的瓦的相對位置及其變化。
Orbit圖通常更扁平、橢圓度更***。Orbits的形狀對于作用在轉子上的徑向載荷是很敏感的,Orbit圖的一部分(某一段)可能和瓦的曲率近似。如果頻率成分中有2X分量,可能表現出香蕉形。轉子在某瓦處因為不對中或者受側向力作用而輕載(unloaded),可能運行在低偏心率位置,此時Orbit圖反而是圓形了,所以一個異常的圓形Orbit也可能意味著不對中或者異常的側向力作用。
殼振異常。可能變大或者變小。瓦振通常在滑動軸承中較小,但如果軸過于接近軸承,即偏心率過***,會使得油膜軸承的剛度變大很多,從而傳遞更多的振動給軸瓦。相反也是成立的,如果側向力使得偏心率過小,則瓦振會異常小。
徑向載荷的影響
徑向載荷有正面的影響,如增加滑動軸承的穩(wěn)定性。也有如下的負面影響:
摩擦。過大的徑向載荷可能導致轉子和軸承或密封的摩擦,摩擦環(huán)的摩擦,和軸承的摩擦會是摩擦到瓦的巴氏合金甚至軸承及轉子本體。而密封和摩擦環(huán)的摩擦會讓動靜之間的間隙增大,導致流體的泄露和效率的損失。
由于摩擦產生的次諧波振動不大的一個原因是流體的密度大,抑制了振動的幅值,另外,因為摩擦產生的次諧波要求轉子的轉速運行在有摩擦時的***階臨界轉速(比無摩擦的臨界轉速稍大的轉速)的2倍或三倍等以上,而一般來說,泵的運行轉速較低,而臨界轉速較***,所以難以產生次諧波,多表現在工頻上。
縮短軸承壽命。過大的徑向載荷產生的摩擦或者摩擦產生的***溫可能破壞滑動軸承的巴氏合金,進而使軸承失效;而滾動軸承的L10壽命也和所受到的載荷直接成3次方的關系。過大的不對中和徑向載荷都會顯著地縮短滾動軸承的壽命。
密封或密封箱的損壞。機械密封、密封箱、密封環(huán)等雖然是易損件,可以承受一定的徑向載荷。但過大的徑向載荷會破壞密封。如果發(fā)現密封需要過于頻繁地更換,說明可能是因為徑向載荷的增大導致轉子變形超過了一定的量。
轉子斷裂。轉子斷裂的因素很多,徑向載荷過大時原因之一。
應力集中。變徑軸在軸肩的位置容易產生應力集中,對于懸臂泵,常常有多處變徑。
殘余應力。有個案例是一臺***壓鍋爐給水泵彎了,原因沒說,做直軸處理時用的是鈍口鑿,之后該機組運行了一年,因為發(fā)生密封箱嚴重泄露事故才發(fā)現軸裂紋。軸彎是導致密封泄露的原因,也負荷軸裂紋的***規(guī)律。并不是直軸時敲打軸是軸裂紋的***原因,但很可能是一個重要的因素,因為這種處理會造成沒有消除的過大壓應力并超過允許范圍。
過載運行。泵常常會超原設計負荷運行,使得轉子可能受到***度的疲勞應力作用。
徑向載荷。運行點離***佳效率點越遠,受到的側向載荷越大;不對中是***常見的根源。
縮短聯軸器壽命。包括使其中的彈性體受熱老化、或者齒輪磨損、或者疲勞等。