Причины вибрации в вертикальных турбинных насосах

Вибрация в турбинных полупогружных насосах может существенно влиять на производительность, долговечность и безопасность эксплуатации. Понимание основных причин этих вибраций необходимо для эффективного обслуживания и оптимизации. В этой статье рассматриваются основные причины вибрации в турбинных полупогружных насосах, включая проблемы с установкой, биение вала, перегрузку, турбулентный поток, торсионную вибрацию и взаимное влияние насосов, а также предлагаются подходы к устранению этих проблем.

1. Отклонения при установке и сборке турбинных полупогружных насосов

Неправильная установка турбинного полупогружного насоса может привести к значительным вибрациям. Ключевые факторы включают:

Проблемы с горизонтальностью и вертикальностью: Отклонения в горизонтальности корпуса насоса, выравнивании упорной плиты или вертикальности напорной трубы (обычно длиной 26 метров, подвешенной без фильтрующей сетки) могут вызывать вибрации. Чрезмерное отклонение по вертикали в напорной трубе приводит к сильным колебаниям во время вращения, в то время как слишком жесткое выравнивание может создавать переменные напряжения, что грозит разрушением трубы. Ошибка вертикальности должна быть ограничена 2 мм на всей длине, с погрешностью по вертикали и горизонтали 0,05/1000 мм.

Ошибки в крыльчатке и зазорах: Допуск статического баланса крыльчатки головки насоса не должен превышать 100 г, с верхним и нижним последовательным зазором 8–12 мм после сборки. Неправильные зазоры при сборке являются основным источником вибрации корпуса насоса.

Правильная установка и точное выравнивание имеют решающее значение для минимизации вибрации в турбинных полупогружных насосах.

2. Биение вала привода в турбинных полупогружных насосах

Биение, или самоиндуцированная вибрация, возникает в вращающемся валу турбинного полупогружного насоса и не является ни свободной, ни вынужденной вибрацией. Оно проявляется как вращательное движение вала между подшипниками, часто из-за:

Недостаточная смазка: Недостаточная смазка, особенно в длинных валах привода (с зазором 0,20–0,30 мм между валом и резиновым подшипником), может вызывать дрожание вала. Проблемы, такие как поврежденная или заблокированная труба подачи воды для смазки резинового подшипника, усугубляют эту проблему.

Взаимодействие вал-подшипник: Когда вал контактирует с резиновым подшипником, тангенциальные силы противодействуют вращению вала, что приводит к качению вдоль стенки подшипника. Это может привести к выгоранию резинового подшипника при длительном воздействии.

Регулярное обслуживание систем смазки необходимо для предотвращения вибраций, вызванных биением, в турбинных полупогружных насосах.

3. Вибрация, вызванная перегрузкой, в турбинных полупогружных насосах

Перегрузка может вызывать сильные вибрации в турбинных полупогружных насосах, особенно затрагивая упорную плиту, которая использует сплав Баббита на основе олова с допустимой нагрузкой 18 МПа (180 кгс/см²). Ключевые проблемы включают:

Пограничная смазка при запуске: Во время запуска упорная плита работает в условиях пограничной смазки, что увеличивает риск износа.

Неисправности клапанов: Электрические поворотные клапаны или ручные задвижки на выходе воды из насоса могут не полностью открываться из-за накопления ила или человеческой ошибки, что вызывает задержки в выпуске воздуха, сильные вибрации и быстрый износ упорной плиты.

Обеспечение правильной работы клапанов и своевременного выпуска воздуха может уменьшить вибрации, связанные с перегрузкой, в турбинных полупогружных насосах.

4. Турбулентная вибрация на выходе насоса

Турбулентный поток на выходе турбинного полупогружного насоса может создавать нерегулярные пульсации, способствующие вибрации. Система выхода обычно включает короткую трубу Dg500, обратный клапан, электрический поворотный клапан, ручной клапан, главную трубу и гаситель гидроудара. Проблемы включают:

Засорение клапанов: Заблокированные или частично открытые клапаны увеличивают локальное сопротивление, повышая импульс и давление, что вызывает вибрации стенок трубы и корпуса насоса. Это можно наблюдать по пульсациям манометра.

Частотный резонанс: Когда доминирующая частота турбулентного потока совпадает с собственной частотой системы насоса, поглощение энергии усиливает вибрации.

Полное открытие клапанов и использование катушек подходящего размера с надлежащей поддержкой может значительно снизить турбулентные вибрации в турбинных полупогружных насосах.

5. Торсионная вибрация в турбинных полупогружных насосах

Торсионная вибрация возникает из-за взаимодействия длинного вала привода (24,94 м) турбинного полупогружного насоса и двигателя, соединенных через эластичную муфту. Эта вибрация возникает из-за:

Суперпозиция вибраций: Множественные вибрации с разными угловыми частотами объединяются, создавая сложные торсионные вибрации с двумя степенями свободы.

Влияние на упорные плиты: Эти вибрации в первую очередь повреждают упорные плиты. Для смягчения этого переход с масла 68# на 100# увеличивает вязкость, поддерживая формирование и сохранение гидравлической смазочной пленки.

Правильная настройка смазки может минимизировать торсионные вибрации в турбинных полупогружных насосах.

6. Взаимное влияние насосов на одной балке

Когда несколько турбинных полупогружных насосов и двигателей установлены на общей балке из армированного бетона (1450 мм x 410 мм, с весом каждой насосно-двигательной установки 18 тонн), их вибрации могут взаимодействовать:

Связанные вибрации: Чрезмерная вибрация одного насоса может повлиять на соседний насос, даже если последний работает нормально. Например, двигатель с чрезмерной вибрацией (амплитуда увеличивается до 0,15 мм) может дестабилизировать соседний насос при тестировании без нагрузки (с отключенной эластичной муфтой).

Трудности с обнаружением: Это взаимное влияние является тонким и требует тщательного мониторинга во время эксплуатации.

Изоляция или балансировка соседних насосов может уменьшить вибрации, связанные с взаимным влиянием, в турбинных полупогружных насосах.

Заключение

Вибрация в турбинных полупогружных насосах может быть вызвана ошибками установки, биением вала, перегрузкой, турбулентным потоком, торсионными вибрациями или взаимным влиянием насосов. Решение этих проблем посредством точной установки, регулярного обслуживания, правильной работы клапанов, улучшения смазки и тщательного мониторинга соседних насосов позволяет операторам повысить надежность насоса, уменьшить износ и продлить срок службы. Понимание и устранение причин вибрации обеспечивают оптимальную производительность турбинных полупогружных насосов в сложных условиях эксплуатации.