偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析

偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析

摘要：当前，高速及高载荷泵的市场需求量很大，对泵的性能要求也越来越高。泵的振动问题已成为一个十分重要的设计因素，由于良好的振动特性能提高运行

的稳定性，防止其高周期性的疲劳损伤。基于此，本文首先阐述了偏离工况下引

起离心泵的压力脉动和振动变化的原因，并重点分析了提高离心泵使用效能的改

进措施。

关键词：偏离工况；离心泵；压力脉动；振动

离心泵(centrifugal pump)是利用叶轮旋转时产生的离心力输送液体的泵，它是工业生产制造中常用的基础设备之一。但离心泵在偏离工况下运行时，会产生较

大的振动，影响泵设备的安全稳定运行。此外，离心泵压力脉动频谱的峰值频率

多为离散频率，在不同特征频率下，叶频处压力脉动幅值最大，进出口测点处的

压力脉动幅度低于隔舌处压力脉动幅值；在各特征频率下，泵的进出口压力脉动

能量均低于隔舌处的压力脉动能量。泵内非定常流动与振动有很强的相关性，在

轴频高次谐波处，出口压力脉动对振动有一定的影响。

一、偏离工况下引起离心泵的压力脉动和振动变化的原因

1、设计方案本身存在问题。因离心泵本身特性，致使里面涉及大量固液两相输送问题，会产生一些固体颗粒，对离心泵的过流部件造成严重磨损，导致泵的

效率及使用寿命下降。因此，在长叶片间增设分流叶片，能有效改善低比转速离

心泵的内部流动状态，提高其运行性能。当前，有许多学者对分流叶片离心泵内

部的流动机理进行了深入分析，设计了几种不同长度的分流叶片。

2、制造业工人的专业技能不过关。制造工人的技术是离心泵建设的基础，这是制约发展的最根本因素。制造业本身对工人的技术要求并不是很高，但同时，

离心泵得到了广泛的应用，掌握着不同技能和水平的工人通常从事制造不同用途

的离心泵或改装工作，这种分散的工作对工人的技术提出了不同的要求。但在实

际工作中，许多工人对专业知识和技能的掌握及熟练程度相对较低，缺乏相关的

实际操作经验，使他们在操作中遇到很多问题，如退货率、销毁率高，严重消耗

了企业的人力、物力、财力，从而降低了企业的经济效益。

3、制造业工人的积极性及综合素质较低。制造离心泵作为工程赖以生存的基本技能，在我国还处于较低的发展水平。从事相关行业的人员薪酬相对较低，导

致很多工人对自己本职工作的积极性不高，没有提高技术水平的欲望，从源头上

制约了行业的进一步发展。同时，由于该行业的社会地位相对较低，基本上选择

从事该行业的人员受教育程度较低，这在一定程度上导致了基层技术人员综合素

质相对较低。他们接受的教育是以基本技术为基础，没有培养出人的本身性格和

气质等。

4、机械化普及率不高。离心泵制造工艺是一个相对基本的工艺过程，需要大量的人工操作，这是技术存在的基础，是许多机器无法替代的。但在手动操作过

程中，易出现的问题是定位不准。由于手动操作本身的性质，掌握的范围较大，

仅靠人的思维很难做出准确的判断，这就导致最终加工的成品需进行二次检测，

以保证离心泵的合格率。除受手工限制外，经验不足也可能导致误差大。进入车

间工作前，相关制造人员没有接受过一定的具体培训，没有进行足够的现场实践，也没有与老师傅进行交流，从而导致相关经验不足。

5、对离心泵的使用缺乏相关的技术规定。正常的制造过程包括特定原材料和设备的采购、后期制造人员的具体操作过程和成品后的检验和维护工作。然而，

在具体的工业制造过程中，从原材料采购的早期就缺乏相应的管理和检查制度。

制度的缺乏，影响了前期采购工作的公开透明。另外，离心泵的具体制造缺乏相

应的管理和检查工作，这很容易导致离心泵出现质量问题时，找不到相关工序的

负责人，从而影响企业的收益。检查工作的松懈，会使正常施工人员和管理人员

产生懈怠心理，影响他们正常的工作效率和质量。

二、提高离心泵使用效能的改进措施

1、改进离心泵本身的设计方案。为了改进离心泵本身的设计，可从增加分流叶片入手。加入分流叶片后，离心泵的整体性能明显改善，而叶片进、出水边的

颗粒体积分数较大，表明叶片进、出水边磨损严重。加入分流叶片后，叶片表面

的颗粒浓度降低，且分布更加均匀，颗粒滑移速度降低。同时，增加分流叶片后，降低了叶片出水边处的压力脉动幅值，以及降低了离心泵运行时的振动和噪声。

2、提高制造人员的技术水平。提高离心泵制造人员技术水平是最直接、最有效的途径。要提高技术水平，可从以下方面入手：首先，相关操作人员需结合自

身工作的具体内容，在工作过程中不断实践，积累相关知识和经验。同时，要开

展互帮互助工作，交流经验，以便更好地在实际过程中操作。创新是激励新老员

工进行创新的最有效途径，同时，鼓励老员工总结经验，以书面形式进行展示和

分享。其次，可在车间内部设立一些意见簿，让员工记录在操作中遇到的问题，

进行分享和交流，从中发现创新的可能性。

3、提高制造工人的学习积极性。积极性是推动一个人向上发展的动力，当制造工人有了学习和工作的积极性，会极大地提高效率。因此，提高制造工人的学

习积极性显得尤为重要，可通过开展相关技能竞赛，对竞赛中表现突出的员工给

予物质奖励，对技术水平差的员工进行批评。同时，将企业部分优秀员工送大城

市或发达国家进修，企业给予一定补贴。另外，要提高员工的综合素质，可从源

头抓起，在相关的招聘工作中，可对员工的素质进行筛查，优先录用文化程度较

高的人员。

4、提高设备的普及率。为了提升生产效率，需要提高专业设备的普及率。在离心泵的制造过程中，最重要的是保证其质量。因此，从项目开始就要购买优质

的材料和精良的设备，从而保证工作的质量，以便顺利完成制造工作。首先，在

采购专业设备时要选择优质设备，并有国家质量规定的，通过安全部门检验的正

规产品，仪器选购完后，相关技术人员应具备很好的衔接工艺。为了工作顺利运行，在日常使用中，有关企业应在后期定期聘请专业人员对设备进行维护保养。

并鼓励相关人员学习相关设备知识，以便熟练操作。

5、制定科学完善的操作制度。对离心泵制造而言，操作制度的缺乏是一个严重问题。要解决这一问题，首先需要企业负责人对市场进行调研，然后结合企业

的特点，把两者有机地结合起来，最好加上企业未来规划的发展方向等，来确定

一套符合自身特点的制度。这套制度不仅对操作过程作出了严格的规定，而且要

符合国家出台的相关法律法规。比如，相关人员在上岗前，需要有国家有关部门

颁发的证书，这意味着相关人员具有一定的知识水平和工作资格。其次要通过企

业的检查考核，另外在相关制度中，除了对流程的具体环节作出明确规定外，还

需对前期原材料的采购、使用和后期维护也要做出相应的规定，避免出现劣质材料，从而影响成品质量。在整个工程制造过程和制度的制定过程中，监理人员要

切实负起责任，不定期抽查，做好自己的分内工作。在推进制造活动有序进行的

同时，从根本上保证离心泵的质量，以此为企业未来发展奠定基础。

三、结语