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      保靖引起離心泵機械密封振動(dòng)的原因

      發(fā)布時(shí)間:2022-01-04 11:25:56 人氣:103729 來(lái)源:

        1.泵自身構體引起的振動(dòng)


        離心泵是由軸、軸承及安裝在軸上的葉輪,驅動(dòng)裝置(如電機、汽輪機、燃氣輪機驅動(dòng)等)構成的。泵軸振動(dòng)、轉子不平衡、驅動(dòng)軸不同心、軸承缺陷、葉片及軸上其他部件松動(dòng)等,都有可能引起振動(dòng)。使用振動(dòng)監測裝置可以測得單個(gè)振動(dòng)頻率,用于分析這些振源類(lèi)型。


        裝在泵軸上的保靖機械密封有不同的振動(dòng)頻率,低時(shí)可在泵轉速以下,高時(shí)可達每秒數千次。如果振動(dòng)頻率剛好與保靖機械密封中的彈性元件固有頻率相同,就可造成摩擦副磨損加快或疲勞損傷。當然,這種損傷還有其他因素。所以在設計或選型時(shí),必須保證可預測的共振頻率不要與激勵頻率重合,應采取可靠減振措施,設計的臨界轉速不能與工作轉速相距太近;在操作溫度下,將安裝誤差減至最小,因為這些誤差會(huì )導致密封彈性裝置的位移;轉子要充分平衡;垂直安裝軸上的軸承,其承受的載荷應使滾動(dòng)件打滑的可能性減至最小。

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        需要說(shuō)明的是:


        (1)保靖機械密封的彈性元件(包括單彈簧和多彈簧),彈簧本身可承受大部分振動(dòng)載荷,輔助密封也有一定減振效果,如楔形環(huán)、O形圈、膨脹石墨等;


        (2)對于支承在彈簧上的質(zhì)量較小的密封,如石墨密封環(huán)的結構,其固有頻率相對較大;


        (3)支承在低彈性彈簧上的質(zhì)量較大的密封,其固有頻率相對較小,且腔體內壓力較低情況下出現共振可能性較小,金屬波紋管型密封根據不同的強度設計,其彈性有高有低;


        (4)由于沒(méi)有滑動(dòng)的輔助密封,所以依靠密封端面上的液膜或液體減振,當然也可以設計帶滑動(dòng)的輔助密封,提高它的穩定性和剛性;


        (5)大多數保靖機械密封的固有頻率都遠高于正常的操作轉速,對于金屬波紋管型保靖機械密封,要特別注意避免軸向共振,異常振動(dòng)會(huì )加劇波紋管疲勞斷裂。如泵軸上軸承的軸向游隙調整不當就容易出現這現象。


        另外根據密封環(huán)材料的不同,特別是當采用碳化鎢類(lèi)高密度材料時(shí),更應注意共振問(wèn)題。因此,當支承在彈性元件的密封環(huán)需要采用硬質(zhì)材料時(shí),條件允許情況下一般都選用密度相對較低的碳化硅、陶瓷等材料。


        2.在正常及擾動(dòng)條件下產(chǎn)生的振動(dòng)


        泵運行時(shí),其轉子及保靖機械密封會(huì )受到液力振動(dòng)影響,當流量發(fā)生變化時(shí),葉輪入口處液體會(huì )產(chǎn)生波動(dòng),若不是在最佳效率下運行,葉輪入口及擴壓管處的流體壓頭會(huì )增大。低于或高于最佳效率點(diǎn)的流量時(shí),或輸送介質(zhì)無(wú)法達到泵的氣蝕余量時(shí),都可能產(chǎn)生氣蝕現象,則密封激振就更明顯。另外,入口處介質(zhì)的流動(dòng)還會(huì )受到泵內介質(zhì)自循環(huán)的干擾。


        轉子系統的振動(dòng)及作用在密封上壓力狀況的變化,所引起的振動(dòng)的振幅和頻率是隨機的。在設計系統和選擇泵時(shí),應使其在最佳效率狀態(tài)下運行,保證泵在負壓情況下工作穩定,即保證泵有足夠氣蝕余量,防止介質(zhì)在保靖機械密封的表面氣蝕產(chǎn)生激振。


        3.溫度及壓力變化使泵變形而產(chǎn)生的振動(dòng)


        泵運行過(guò)程中,溫度發(fā)生變化時(shí),泵的各部件會(huì )產(chǎn)生熱變形,這時(shí)泵相對于驅動(dòng)裝置會(huì )發(fā)生偏移,引起保靖機械密封振動(dòng)。此外,溫度對殼體和轉子的影響程度不一樣,一般情況下,轉子要比殼體變化迅速。當運行溫度波動(dòng)時(shí),密封除了要承受部件錯位產(chǎn)生的振動(dòng)外,還要承受低頻率大振幅的振動(dòng)。由于保靖機械密封的一側固定在殼體上,而另一端固定在轉軸上,所以必須有吸收這兩種不同振動(dòng)的能力。


        壓力也能使泵體變形,從而多保靖機械密封產(chǎn)生干擾。當密封腔內壓力發(fā)生變化時(shí),作用在密封端面上的載荷也會(huì )隨之發(fā)生變化,從而產(chǎn)生突變載荷引起振動(dòng)。


        4.制造安裝原因產(chǎn)生的振動(dòng)


        密封端面粗糙度過(guò)大,不能保證很好的貼合性,密封的穩定性就會(huì )受到影響,影響程度不僅取決于密封的具體結構,而且取決于密封運行參數。密封每旋轉一周其補償環(huán)都要作相應的運行,從而保證密封端面的貼合性。對于滑動(dòng)輔助密封件,如O形圈或楔形環(huán),密封面上的載荷沿圓周變化,應盡量防止不受載荷的一側發(fā)生泄漏,受載荷的一側出現過(guò)度磨損的現象。泄漏會(huì )使流體的雜粒滲到端面液膜中,從而加速密封端面磨損。


        密封件在加工過(guò)程中,一般不能用機械方法加以平衡。在設計中要盡量減少不平衡因素,如單彈簧就會(huì )造成不平衡,特別是在制造粗糙的動(dòng)環(huán)或向密封件傳遞的動(dòng)力具有“尾隨脈沖”情況時(shí),更應注意不平衡問(wèn)題。


        在采用內裝式機械密封時(shí),作用在密封上的沖擊力常常是由泵送介質(zhì)的自循環(huán)造成的。為確保密封性能,自循環(huán)液體應從兩密封端的外側通過(guò)。若流量過(guò)大,則作用在密封環(huán)上的沖擊力可能會(huì )使密封端錯位,其后果自然是振動(dòng)。


        為減輕振動(dòng)的影響,可以使自循環(huán)流體,由切向入口;如有可能,循環(huán)流量可以通過(guò)密封腔內襯套的配合間隙加以控制,或者將密封腔內的吸入管和排出管反接,使流向改變而形成逆循環(huán)。后一種方法常在立式泵中采用,因為它同時(shí)解決了密封腔上部的排氣問(wèn)題;但是,這常被人們所忽視,甚至在臥式泵的設計中,密封腔內由于逆循環(huán)產(chǎn)生的壓差而會(huì )顯著(zhù)改善密封效果。

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