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机组运行中的振动及其控制方法

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:机组支撑部分的松动、转子振摆以及机组内部不正常的音响等,都是不同形式振动的表现。因此,振动是机组运行不稳定的基本表现形式,振动的大小成了描述机组运行稳定与否和加工质量、安装质量好坏的主要技术指标之一。所以,减少机组振动,克服机组运行的不稳定性,使振动控制在允许范围之内,是机组制造、安装、检修中要解决的一个主要问题,大、中、小型机组都不例外。

机组运行中的振动及其控制方法

运行稳定性是衡量水泵机组工作性能的重要指标。而一台水泵机组,又是具有一定质量的多个零部件组合而成的弹性组合体,它旋转时所产生的旋转力,不可能绝对平衡,何况还有流量压力波动的影响。机组支撑部分的松动、转子振摆以及机组内部不正常的音响等,都是不同形式振动的表现。因此,振动是机组运行不稳定的基本表现形式,振动的大小成了描述机组运行稳定与否和加工质量、安装质量好坏的主要技术指标之一。因为,当振动超出一定限度时,对机组机械设备基础,甚至周围建筑物都会带来危害。所以,减少机组振动,克服机组运行的不稳定性,使振动控制在允许范围之内,是机组制造、安装、检修中要解决的一个主要问题,大、中、小型机组都不例外

水泵机组振动的表现形式有:扬程和负荷的波动;水压力的脉动;流道内水锤的振动;机组转动部分的振摆;机组支承部分的弹性振动;机组壳体部分的弹性谐振等。

产生振动的原因,主要有机械因素引起的振动、电磁力因素引起的振动和水力因素引起的振动等。

1.转轮间隙不等引起的振动

转轮间隙不等会使主轴产生径向振摆。由于流过不均匀间隙的水流流速不等,导致间隙中压力不等,使得主轴产生周期性振摆。转轮间隙不等,则流过转轮间隙的水的流速也不等。间隙小的流速大,压力小;反之流速小,压力大。压力大的必然把转轮推向压力小的一侧,使转轮出现径向位移,这个径向位移又靠长的弹性轴(相对而言)来还原,周而复始,引起振动。

随着转轮的旋转,其间隙值出现不断的变化,而引起周期性的压力脉动,脉动的频率等于主轴的旋转频率,脉动的振幅变化规律,近似于正弦波。压力脉动与扬程、转速、动态间隙变化值的大小成正比,与间隙的大小成反比。也就是说,转轮间隙大,压力脉动引起的振动就小,但是间隙太大,漏损水量也就大,机组效率就会降低。动态间隙变化值的大小,取决于转轮的同心度偏差的大小、水导间隙的大小和主轴摆度的大小。

2.叶片角度不同步引起的振动

叶片角度不同步,一方面是制造方面的原因,用于农业方面的机械设备大多数制造粗糙,不但浇铸后不予加工,仅做表面处理,而翼型扭曲面,也往往各片不一致,因而叶片与水流的接触面不一样,位置不一样,使叶栅流量不等,流态不同,造成转轮后的水流碰撞,引起振动,当然也降低了效率;另一方面是叶片安装角度不统一,特别是全调节叶片,叶片更难调整一致,同样会造成水力的不平衡而引起振动。

3.空蚀引起的振动

空蚀是水流形成的,而水流的状态又与流道、叶片形状、角度、扬程、淹没深度等有关。水流变化,引起压力变化,进口及叶片的正背面产生气泡,进入高压区受挤压而爆裂,冲击力作用在叶片和泵壳内壁面,再受反作用力的影响,引起振动,并伴有噪音

4.启动过程引起的振动

(1)对于虹吸式流道而言,这种振动是机组启动时虹吸形成的过程,也就是残存在流道内的空气的排除过程。振动过程的长短,取决于出水侧水位的高低,水位高,可抽的真空值就少,流道内残存的空气就多,排气的时间就长,振动的时间也就长。(www.xing528.com)

(2)对于采用拍门的平直管式流道,这种振动就是一重阻尼式的水锤振动。

(3)这种振动一般来说是难免的,但时间毕竟是短暂的,相对来说对机组的影响不是很大。若想减轻这种振动,只有采用平直管式流道,并在出水侧水位低于流道出口高程时启动,但这种条件很难满足。

5.其他水力因素引起的振动

(1)引水渠道不直,水流在进水池中发生流向改变,引起一连串的旋涡,将空气带入,引起振动。

(2)拦污栅堵塞,使过水断面减小,流速相对增加,降低进口压力,提高了相对速度,给空蚀的发生提供了条件,产生振动。

(3)采用的肘形进水流道存在缺陷 (设计的或施工的),水流在进入转轮之前,发生急剧转弯,使进口流速分布不为轴对称转弯半径小的一侧流速,高于转弯半径大的一侧。因此,压力分布也不为轴对称。其结果是转弯半径小的一侧的间隙空蚀严重,并且这种不为轴对称的水流压力,使转轮产生径向振动。

(4)进水流道表面不光滑,如突出的水泥块、残存的模板、铁钉、钢筋头、水泥薄壳等,都会破坏流态造成旋涡,出现紊流而引起振动。

(5)运行工况点的选择,没有考虑扬程的变化,叶片进口速度三角形发生改变而引起空蚀振动。

(6)由于安装或厂房沉陷原因,引起转轮同轴度的变化,除产生间隙空蚀外,还会出现径向振动。

(7)对于虹吸使流道,因出水流道密封不严,如水封、进水孔、真空破坏阀、抽真空设备的阀门等漏气,除降低效率外,也会因气体渗入,影响流态的稳定性而引起振动。

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