离心泵出口管线振动分析及处理

体压力脉动和流
量脉动均随时间
变化，两者变化
的规律是一致的
（图 3）。当压力
处 于 峰 值 时 ，管
道中的流体加
速，造成流量瞬
时增加；当压力
处 于 谷 值 时 ，管
道中流体减速， 流量就瞬时下
图 2 压力脉动频谱图
降，流量大幅度变动加剧了流体对管系的冲击振动。
三、诊断结论
根据泵和管线的测试分析结果，得到如下的诊断结论。
Байду номын сангаас
年左右，轧机高压液压系统油液开始出现不同程度被水或乳化液 10℃，氧化速度成倍增长，使液压油失效。
等液体污染的情况，给设备正常运行带来很大隐患。
3.加剧对阀等液压元件的腐蚀作用
二、冷轧机组高压液压系统水分污染的危害
水的存在能使液压油对金属的腐蚀作用加剧，其中包括有
1.生成极难破坏的乳化液
色金属（铜、铅）当水存在时，氧化作用加大，增加了油的酸性。同
z1=6，导叶叶片数 z2=9，进口压力 0.15MPa，出口压力 18.4MPa，泵 转速为 5810r/min。试车时，发现其排出管线振动较大，管线上电
动阀振动位移达 0.8mm，管线末端振动幅度达 1mm，泵出口压力
表指针摆动幅度为出口压力的 2.7%～5.4%，出口流量表指针摆动
幅度为 6%～10%，管道振动的程度远超正常状况，影响装置的安
全运行，必须加以解决。
二、振动测试与分析
泵体由于支承刚性较好，振动并不大，轴承外壳的通频振幅
为 2.51mm/s，在允许的振动范围内。阀门处的主振动频率为
9Hz，是单向阀和电动阀组系统的自振频率，波形呈周期性的冲
击衰减波。因此，可以排除泵安装不合理的情况。
由于出口压力表指针和流量表指针的大幅摆动，排出管线
跉賲 设备管理与维修 2010 №4
润滑与密封
计准则，两者具有最大公约数 3，意味着某瞬时有 3 个叶片同时 对应着 3 个导叶，使叶轮与导叶之间的流体不均匀压力叠加，形 成 291Hz（3×97Hz）脉动频率，因而管道中的流体产生很大的压 力脉动。
（3）该泵性能曲线在工作范围内过于平坦，泵的排出压力略 有波动，引起流量的大幅度波动，流体在管网中不断地加速和减 速，产生冲击和压力脉动。
21.2MPa，提高了泵特性曲线的陡度，从而大大增加了流体在管
道中的推动力，减缓了流量波动。
泵经过改造后投入运行，流体压力不均匀度 δ 值比原来下
降了 65%～83%，流量波动量下降到 1%以下，原来管道强烈振动
的情况完全消失。电动阀处的振动位移值从 0.8mm 下降到
0.06mm， 振 动 最 大 的 管 线 尾 部 振 动 位 移 值 从 1mm 下 降 至
四、改进措施及效果
出版社，2003 3 钱锡俊，陈 弘．泵和压缩机[M]．北京：石油大学出版社，2005
W10.04-31 —— —— —— ———— —— ———
作者通联：王长忠 大庆职业学院机电工程系 黑龙江大 庆市 163254
E-mail：wcz0404@sina.com 〔编辑 王 其〕
（1）更换叶轮，将叶轮叶片数从 6 片改为 7 片，使叶轮叶片
障。粘稠的有机物吸附在微小水滴的表面，乳化液生成油垢等沉
液压油中的水分也会像机械杂质污染一样，可损害液压系统 淀物质，堵塞过滤器、泵和阀等调节设备。
运转的可靠性、准确性和灵活性。即使水的浓度在低达 0.01%～
2.加速油液的氧化过程
0.02%的情况下，也会对液压部件造成腐蚀，并影响液压油的润滑
当液压油中存在水分和无机污染物（金属颗粒）时，金属颗
压力对弯头的冲击力幅值为：
ΔF=2ΔpSsin45°=4835～5608，N
式中 S—— —管道截面积，mm2
在每一管道转弯处作用了这样大的力，必然会引起管道很
大的振动。当流体遇到阀门或异管等截面收缩的地方，也会产生
很大的冲击力。
（2）图 2 是流体压力脉动的频率信号，频谱图中出现 3 种主
要频率成分：①5～10Hz 频率成分是占有最大峰值的主要部分，
如上所述，这是管系的自振频率。②291Hz 频率成分是泵转速频
率（97Hz）的 3 倍，该泵叶轮叶片数 z1=6，导叶叶片数 z2=9，根据 相关研究，是两种叶片的最大公约数产生了该脉动频率。③
680Hz 频率成分是泵转速频率的 7 倍，这一频率成分似乎与泵
的工频和管系自振频率的联合作用有关。
（3）管 内 流
（1）流体的压力脉动是引起管线振动的直接原因，由于压力
脉动，在很长管线的各个转弯处、截面变化处产生了流体冲击，
冲击力激发管线和阀门的自振频率。
（2）该泵运行时产生流体压力脉动的原因，是与泵的设计有
关。该泵的叶轮叶片数 z1 和导叶叶片数 z2 不符合互为质数的设
诊断技术
设备管理与维修 2010 №4 跈賲
性能，降低液压系统的可靠性和效率，并且增大机械部件的受力 粒将起氧化催化剂作用，会使油液的烃类氧化性加强，特别是有
和疲劳磨损。济钢冷轧板厂冷轧机组高压液压系统包括 AGC 压 铁、铜、锰等微粒存在下，水与大气中的氧使液压油迅速氧化，
下、CVC 窜辊、弯辊、支撑辊平衡四个伺服控制系统。投入生产一 生成粘稠状聚合物，即油泥。当使用温度超过 65℃，每增加
0.13mm； 泵 轴 承 外 壳 的 振 动 速 度 值 也 从 2.56mm/s 下 降 至
1.48mm/s。至此，泵管线振动问题得到满意解决。
参考文献
1 丁 军，杨小令，储 训．大型泵站机组振动监测与故障诊断研究[J]．
图 3 压力和流量的变化规律
水泵技术，2004（2）：41～43 2 盛兆顺，尹琦玲．设备状态监测与故障诊断技术[M]．北京：化学工业
压力下，指针的
摆 幅 为 0.5 ～
1MPa，所显示的
压力脉动不均匀
度也与图 1 得到
的结果基本相
同。在这样的压
力不均匀度下，
管内压力脉动的
幅值 （偏离平均
图 1 压力脉动时域波形图
压力的最大幅值）为：
Δp＝δp0/2＝0.25～0.29，MPa 管道的内径为 132mm，当脉动幅值遇到直角弯头时，脉动
离心泵出口管线振动分析及处理
王长忠 钟 力 郝青汶
摘要 针对实际生产中高压离心泵管线振动问题，进行振动测试与分析，找出问题所在，采取有效措施，取得了良好效果。 关键词 离心泵 管线 振动 分析 中图分类号 TH331 文献标识码 B
一、问题的提出
某加氢裂化装置原料油加压离心泵有 5 级叶轮，叶轮叶片数
液压系统内存在的油水乳化液能引起系统工作的各种故 时，在液压油有水的情况下，多数微生物如霉菌和细菌能生活在
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
数和导叶叶片数互为质数。
（2） 提 高 泵 的 扬 程 ， 将 出 口 从 原 来 18.3MPa 升 高 到
上可监听到管道中流体有不均匀、不稳定的流动声，估计管道内
流体存在较大的压力脉动，泵的出口压力和流量极不稳定，这应
该是引起管线振动的直接原因。为了找出问题所在，分别在泵的
轴承上、振动较大的出口管线上以及管线末端采集振动信号，并
测量泵的出口管线内流体的压力脉动信号。
为了确定管系振动是否由流体的压力脉动引起，对管道中
冷轧机组高压液压系统水分污染分析
郑召举
摘要 分析冷轧机组高压液压系统中水分污染的危害和产生原因，主要是轧机支撑辊平衡缸有杆腔防尘密封损坏，导致乳化液 进入平衡缸的有杆腔从而造成乳化液的侵入，对此提出相应控制措施。
关键词 冷轧机 液压 水分污染 中图分类号 TP271+.31 文献标识码 B
一、概述
的流体进行脉动测试与分析。
（1）图 1 是流体压力脉动的时域信号，图中高频波呈高低
起伏，起伏波动的频率为 7Hz，即管系的自振频率。压力波动幅
度的最大值为 147～176mV，平均压力的直流分量为 5.5V，则压
力的不均匀度 δ＝0.027～0.032。观察泵出口压力表的指针摆动
情 况 ， 在 p0 = 18.4MPa 的平均