进出口管路设置对离心泵振动的影响

张玉程

（中国铝业广西分公司热电厂，广西百色 531400）

0 引言

离心泵作为工农业生产和日常生活中应用最为广泛的提升和输送设备，其重要性不言而喻。振动过大作为离心泵的一种常见故障而广受关注。对于振动过大，人们的第一反应是轴承问题、对中问题、平衡问题等，却很少有人认为是管路设置的问题。下面以中铝广西分公司热电厂一循环水冲渣泵振动过大为例，说明管路设置对泵振动的影响。

1 现状

中铝广西分公司热电厂一循环水3 台冲渣泵一直有泵轴承、电机轴承、泵进出口管振动大的现象。表1 为2010 年12 月6 日测量的振动值。

这3 台冲渣泵，虽然每天只运行1 台，但是在2010 年因为振动过大共时行了10 次大修，更换轴承6 次。结合多次的检修经验，可能排除以下导致振动大的因素：①联轴器对中不良，联轴器损坏，联轴器弹性柱销松脱，联轴器弹性块损坏老化；②轴承损坏，轴承润滑不良，轴承跑内圈，轴承跑外圈；③泵轴弯曲，泵轴损坏，电机轴弯曲；④叶轮腐蚀、磨损，叶轮与泵体摩擦；⑤转子不平衡；⑥基础螺栓松动；⑦泵发生汽蚀；⑧支架不牢引起管道振动。

2 原因分析

热电厂一循环水冲渣泵管路中，冲渣泵型号为125-100-315，相关参数如下：转速2900 r/min，流量230 m3/h，额定压力1.6 MPa，扬程109 m，功率110 kW，泵进口管DN150 mm，泵出口管DN100 mm；电机型号为Y315S-2，转速2980 r/min，电流203 A，电压380 V，功率因数0.89，频率50 Hz。

排除以上原因后，泵振动大的故障依旧未能消除，分析认为，故障原因为离心泵进出口管路设置不合理。理由如下。

（1）进、出口管口径太小，导致液体流速过大。开过车的人都有体会，经过一段凹凸不平的路面时，车速越快、振动越大。对于管道中的液体来说，管壁的凹凸不平、管路中的管道附件，都会引发振动。冲渣泵进口管为DN150，出口管为DN100，泵设计流量为230 m3/h。在进出口阀全开的情况下，由（d为管径，Q 为流量，v 为流速）可得，冲渣泵进口管中液体流度为3.6 m/s，出口管中液体流度为8 m/s。依据《化工管路手册》，离心泵输送水及黏度相似液体时进口管中液体常用流速为1.5～2.0 m/s，出口管中液体常用流速为1.5～3.0 m/s，即便是高压离心泵出口管中液体常用流速也不过是3.0～3.5 m/s。因此，热电厂冲渣水泵进、出口管口径太小，造成液体流速过大。

液体流速过大，会导致以下问题：①导致泵的入口压力降低,介质气化,泵发生汽蚀；②管道内液体流速过大时，一方面会引起液体对管道附件的冲击过大而引发较大的振动，一方面会产生很大的摩擦阻力而引发较大的振动；③导致管道阻力损失增加，增加耗电量。

整个系统阻力损失Hj=管道沿程阻力损失Hjf+局部阻力损失Hjs。而。其中，L 为管道长度，λ 为磨擦系数，d 为管径，v 为液体流速，k 为管道附件损失系数。所以，管道磨擦导致的压降与液体流速成正比，与管径成反比。速度每增加2 倍，耗电量就要增加4 倍。

（2）进口管未直接与泵联接，而是增加了一个弯头，致使原本流速过大的液体与弯头发生较大冲击，引发进口管振动，进口管振动又作用在冲渣泵上，引发泵更大振动。

（3）出口管与总管上毫无意义地增加一个弯头，致使原本流速过大的液体与弯头发生较大冲击，引发进口管振动，进口管振动又作用在冲渣泵上，引发泵更大振动。出口管上的两个弯头形成“拱形”。任何“拱形”都具有破坏性，可能会集聚气袋，干扰流体，引发更大振动。

（4）进出口阀为蝶阀。单台冲渣泵可以满足5 台炉同时开启时的用水量，但目前只运行了2 台炉。由于水的需求量减少，泵进口阀只能开到60%以下，出口阀只能开到30%以下。而蝶阀开度越小，阻力越大。泵进口蝶阀只开60%、出口阀只开30%，致使原本流速过大的液体与阀板发生较大冲击，引发进出口管振动。

3 解决方法

3.1 解决进、出口管口径太小的方法

现场管道内液体的流速已经超出正常水平约3 倍。因此，要想消除离心泵振动过大，就要降低流速。

3.2 减少弯头和“拱形”

通过仔细设计管道系统，可以将弯管的数量保持在最少。在管道中避免具有较高的点也是很重要的，尽可能减少“拱形”。

4 总结

综上所述，离心泵的进出口管设备对泵的影响不容忽视，关系到整个系统阻力损失，更对离心泵的振动有着影响。因此当离心泵振动过大时，如果常规的解决方法如更换轴承、重新对中、转子做动、静平衡等都无法解决，可以检查一下进出口管路设置是否合理。