Причины вибрации насоса

Что вызывает вибрацию насоса? Чрезмерная вибрация насосов может привести к снижению производительности, увеличению затрат на техническое обслуживание и даже к полному выходу из строя.

В этом сообщении блога мы рассмотрим основные факторы, способствующие вибрации насоса, и предоставим вам практические советы по выявлению и эффективному решению этих проблем.

Механические причины вибрации насоса

1. Дисбаланс ротора

Статический и динамический дисбаланс

Дисбаланс ротора, частая причина чрезмерной вибрации центробежных насосов, можно разделить на статический и динамический.

Статический дисбаланс возникает, когда центр масс смещается от оси вращения, в результате чего на ротор действует результирующая сила.

С другой стороны, динамический дисбаланс возникает, когда главная ось инерции не совпадает с осью вращения, что приводит к образованию чистой пары.

Причины и влияние вибрации

Такие факторы, как неоднородность материала, производственные допуски и неравномерный износ, способствуют дисбалансу ротора.

Несбалансированный ротор создает нежелательные вибрации, ведущие к увеличению нагрузок на подшипники, уменьшению срока службы уплотнений и потенциальному повреждению конструкции.

Частота вибрации обычно соответствует рабочей скорости насоса, а амплитуда пропорциональна степени дисбаланса.

Как исправить

Чтобы смягчить последствия дисбаланса ротора, используются различные методы балансировки. Балансировка в одной плоскости подходит для коротких жестких роторов, а балансировка в двух плоскостях необходима для более длинных и гибких роторов.

2. Изогнутый вал

Как изогнутый вал вызывает вибрацию

Изогнутый вал приводит к геометрической асимметрии, из-за которой ротор раскачивается во время вращения. Это колебание создает вибрацию на частоте вращения вала, часто сопровождающуюся гармониками.

Выраженность вибрации зависит от степени отклонения вала и рабочей скорости ротора.

Методы обнаружения и количественной оценки биения вала

Биение вала, мера отклонения вала от прямой линии, может быть обнаружено с помощью циферблатных индикаторов или инструментов лазерной центровки. Эти инструменты измеряют радиальное смещение вала в различных местах, что позволяет количественно оценить степень изгиба.

Рекомендации по выпрямлению и замене вала

При обнаружении изогнутого вала необходимо предпринять корректирующие действия. При незначительных изгибах можно использовать методы правки вала, например, холодную или тепловую правку.

Однако если изгиб сильный или вал подвергался множественным попыткам выпрямления, часто необходима замена, чтобы обеспечить надежную работу насоса и предотвратить дальнейшее повреждение связанных компонентов.

3. Дисбаланс рабочего колеса.

Причины дисбаланса рабочего колеса

Дисбаланс рабочего колеса может возникнуть из-за различных факторов, включая эрозию, коррозию и загрязнение.

Эрозия возникает, когда абразивные частицы в перекачиваемой жидкости неравномерно изнашивают материал рабочего колеса.

Коррозия, вызванная химическими реакциями между рабочим колесом и перекачиваемой жидкостью, может привести к неравномерным потерям материала.

Засорение, скопление мусора на поверхностях рабочего колеса, также способствует дисбалансу.

Влияние на вибрацию и производительность насоса

Несбалансированное рабочее колесо создает вибрации на рабочей скорости насоса и ее кратных. Эти вибрации могут привести к чрезмерному износу подшипников, выходу из строя уплотнения и повреждению муфты.

Кроме того, дисбаланс рабочего колеса может привести к снижению эффективности насоса, увеличению энергопотребления и снижению расхода, поскольку гидравлические характеристики рабочего колеса ухудшаются.

Методы балансировки и обрезки рабочего колеса

Для устранения дисбаланса рабочего колеса можно выполнить балансировку на месте или подстройку рабочего колеса.

Балансировка на месте включает добавление или удаление материала из рабочего колеса, когда оно установлено в насосе, с использованием специальных инструментов и методов.

С другой стороны, обрезка рабочего колеса требует снятия рабочего колеса и механической обработки его поверхностей для восстановления баланса.

4. Проблемы с подшипниками

Типы неисправностей подшипников и их вибрационные признаки

Распространенные виды отказов включают дефекты внутреннего кольца, дефекты внешнего кольца, дефекты шарика или ролика и отказы сепаратора.

Эти дефекты вызывают вибрации с определенной частотой неисправности, которая связана с геометрией подшипника и скоростью вращения.

Анализ спектра вибрации может помочь определить тип и серьезность неисправности подшипника.

Причины выхода из строя подшипников

Неисправности подшипников могут быть вызваны множеством причин, таких как неправильная смазка, перегрузка и несоосность.

Недостаточная смазка приводит к повышенному трению и выделению тепла, ускоряя износ.

Перегрузка, вызванная чрезмерными радиальными или осевыми силами, может привести к преждевременному усталостному разрушению.

Несоосность, будь то угловая или параллельная, вызывает дополнительные нагрузки на подшипники, сокращая их срок службы.

Стратегии технического обслуживания и мониторинга состояния подшипников

Регулярная смазка с использованием соответствующих смазочных материалов и в соответствующих количествах помогает уменьшить трение и рассеивать тепло.

Методы мониторинга состояния, такие как анализ вибрации, мониторинг температуры и анализ масла, позволяют получить представление о состоянии подшипника.

5. Несоосность вала.

Типы смещения

Несоосность валов можно разделить на три типа: угловое, параллельное и комбинированное.

Угловое смещение возникает, когда валы расположены под углом друг к другу, тогда как параллельное смещение возникает, когда валы смещены, но остаются параллельными. Комбинированное смещение представляет собой сочетание углового и параллельного смещения и является наиболее распространенным типом, встречающимся в полевых условиях.

Влияние на вибрацию и износ муфты

Несоосные валы создают вибрации в муфте, частота которых обычно кратна скорости вращения вала.

Эти вибрации могут вызвать ускоренный износ компонентов муфты, что приведет к преждевременному выходу из строя.

Кроме того, несоосность может вызвать чрезмерные радиальные и осевые нагрузки на подшипники, сокращая их срок службы и увеличивая риск катастрофического отказа.

Методы выравнивания и допуски

Для исправления несоосности валов используются различные методы центровки, в том числе лазерная центровка, метод обратного циферблатного индикатора и метод щупа.

Лазерная центровка — наиболее точный и эффективный метод, в котором лазерные лучи используются для измерения и регулировки относительного положения валов.

Гидравлические причины вибрации насоса

1. Кавитация

Объяснение кавитации и ее причин

Кавитация — это явление, которое возникает, когда местное давление в жидкости падает ниже давления ее пара, вызывая образование пузырьков пара. В центробежных насосах кавитация обычно возникает на входе в рабочее колесо, где жидкость испытывает быстрое падение давления.

Такие факторы, как недостаточная положительная высота всасывания (NPSH), высокая температура жидкости и ограниченные линии всасывания, способствуют возникновению кавитации.

Влияние на вибрацию, шум и повреждение насоса

Кавитация может иметь серьезные последствия для производительности и долговечности насоса. Когда пузырьки пара схлопываются, они генерируют ударные волны высокой интенсивности, что приводит к увеличению уровня вибрации и шума. Этот процесс, известный как кавитационная эрозия, может привести к значительному повреждению рабочего колеса, улитки и других компонентов насоса.

Кавитация также снижает эффективность насоса и может привести к его полному выходу из строя, если его не остановить.

Требования NPSH и стратегии предотвращения кавитации

Чтобы предотвратить кавитацию, крайне важно обеспечить, чтобы доступный NPSH (NPSHA) всегда превышал требуемый NPSH (NPSHR), указанный производителем насоса.

Этого можно достичь за счет правильной конструкции системы, включая адекватный размер всасывающего трубопровода, минимизацию потерь в линии всасывания и поддержание достаточного давления всасывания.

Эксплуатация насоса вблизи точки наилучшей эффективности (BEP) и выбор насоса с подходящей удельной скоростью всасывания (Nss) также помогают снизить риск кавитации.

2. Пульсация потока

Причины пульсации потока

Пульсация потока в центробежных насосах может возникнуть из-за различных факторов, например, из-за работы вблизи запорной головки или резонанса системы.

Когда насос работает вблизи запорного напора, поток становится нестабильным, что приводит к колебаниям и пульсациям давления.

Резонанс системы возникает, когда частота пульсации совпадает с собственной частотой трубопроводной системы, усиливая вибрации и потенциально вызывая серьезные повреждения.

Влияние на вибрацию и стабильность системы

Пульсация потока может существенно повлиять на уровень вибрации и общую стабильность насосной системы.

Колеблющийся поток вызывает переменные силы на насосе и компонентах трубопровода, что приводит к увеличению вибрации и напряжения.

В крайних случаях пульсация потока может стать причиной разрыва трубопровода, повреждения оборудования и внеплановых простоев.

Это также может повлиять на управление процессом и качество продукции, особенно в чувствительных приложениях.

Гашение пульсаций и особенности проектирования системы

Чтобы смягчить последствия пульсации потока, можно использовать различные методы гашения пульсаций.

К ним относится установка демпферов пульсаций, таких как баллонные или мембранные аккумуляторы, в нагнетательной линии для поглощения колебаний давления. Правильная конструкция трубопровода с учетом опор, анкеров и гибкости труб может помочь снизить риск резонанса в системе.

Кроме того, эксплуатация насоса вдали от запорной головки и обеспечение достаточного NPSH могут минимизировать нестабильность потока.

3. Работа вне BEP

Кривые наилучшей точки эффективности (BEP) и производительности насоса

Точка наилучшей эффективности (BEP) — это скорость потока, при которой центробежный насос работает с максимальной эффективностью. Кривые производительности насоса, которые отображают зависимость напора, мощности и эффективности от расхода, предоставляют ценную информацию о рабочих характеристиках насоса.

Работа насоса на уровне BEP или рядом с ним обеспечивает оптимальную производительность, минимизирует потребление энергии и снижает риск механических проблем.

Последствия отказа от BEP

Эксплуатация насоса вдали от его BEP может отрицательно сказаться на уровне вибрации и сроке службы насоса.

При расходе ниже BEP насос испытывает повышенные радиальные нагрузки, что приводит к большему прогибу вала и износу подшипников.

При скорости потока выше BEP в насосе может возникнуть кавитация, чрезмерный шум и вибрация.

Длительная эксплуатация вдали от BEP может привести к преждевременному выходу из строя подшипника, повреждению уплотнений и износу рабочего колеса.

Важность правильного выбора насоса и конструкции системы

Насос следует выбирать для работы вблизи его BEP в нормальных условиях эксплуатации с учетом таких факторов, как расход, напор и свойства жидкости.

Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать потери давления и обеспечить стабильные условия потока.

Регулярный мониторинг производительности насоса и уровней вибрации может помочь обнаружить работу с отклонениями от BEP и подсказать корректирующие действия.

В заключение

Вибрация насоса может быть вызвана различными факторами, включая кавитацию, несоосность, дисбаланс и механические проблемы. Выявление и устранение основной причины имеет решающее значение для поддержания производительности и долговечности насоса.

Для получения квалифицированной помощи в диагностике и решении проблем с вибрацией насоса свяжитесь с нашей опытной командой сегодня.