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錫山引起離心泵機(jī)械密封振動(dòng)的原因

發(fā)布時(shí)間:2022-01-04 11:25:56 人氣:129490 來源:

  1.泵自身構(gòu)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(qū)動(dòng)裝置(如電機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)等)構(gòu)成的。泵軸振動(dòng)、轉(zhuǎn)子不平衡、驅(qū)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(jiān)測(cè)裝置可以測(cè)得單個(gè)振動(dòng)頻率,用于分析這些振源類型。


  裝在泵軸上的錫山機(jī)械密封有不同的振動(dòng)頻率,低時(shí)可在泵轉(zhuǎn)速以下,高時(shí)可達(dá)每秒數(shù)千次。如果振動(dòng)頻率剛好與錫山機(jī)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(dāng)然,這種損傷還有其他因素。所以在設(shè)計(jì)或選型時(shí),必須保證可預(yù)測(cè)的共振頻率不要與激勵(lì)頻率重合,應(yīng)采取可靠減振措施,設(shè)計(jì)的臨界轉(zhuǎn)速不能與工作轉(zhuǎn)速相距太近;在操作溫度下,將安裝誤差減至最小,因?yàn)檫@些誤差會(huì)導(dǎo)致密封彈性裝置的位移;轉(zhuǎn)子要充分平衡;垂直安裝軸上的軸承,其承受的載荷應(yīng)使?jié)L動(dòng)件打滑的可能性減至最小。

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  需要說明的是:


  (1)錫山機(jī)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(duì)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(jié)構(gòu),其固有頻率相對(duì)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(duì)較小,且腔體內(nèi)壓力較低情況下出現(xiàn)共振可能性較小,金屬波紋管型密封根據(jù)不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì),其彈性有高有低;


  (4)由于沒有滑動(dòng)的輔助密封,所以依靠密封端面上的液膜或液體減振,當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)帶滑動(dòng)的輔助密封,提高它的穩(wěn)定性和剛性;


  (5)大多數(shù)錫山機(jī)械密封的固有頻率都遠(yuǎn)高于正常的操作轉(zhuǎn)速,對(duì)于金屬波紋管型錫山機(jī)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(diào)整不當(dāng)就容易出現(xiàn)這現(xiàn)象。


  另外根據(jù)密封環(huán)材料的不同,特別是當(dāng)采用碳化鎢類高密度材料時(shí),更應(yīng)注意共振問題。因此,當(dāng)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(duì)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(yùn)行時(shí),其轉(zhuǎn)子及錫山機(jī)械密封會(huì)受到液力振動(dòng)影響,當(dāng)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(yùn)行,葉輪入口及擴(kuò)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)無法達(dá)到泵的氣蝕余量時(shí),都可能產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)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(nèi)介質(zhì)自循環(huán)的干擾。


  轉(zhuǎn)子系統(tǒng)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(jī)的。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和選擇泵時(shí),應(yīng)使其在最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行,保證泵在負(fù)壓情況下工作穩(wěn)定,即保證泵有足夠氣蝕余量,防止介質(zhì)在錫山機(jī)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(yùn)行過程中,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(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)發(fā)生偏移,引起錫山機(jī)械密封振動(dòng)。此外,溫度對(duì)殼體和轉(zhuǎn)子的影響程度不一樣,一般情況下,轉(zhuǎn)子要比殼體變化迅速。當(dāng)運(yùn)行溫度波動(dòng)時(shí),密封除了要承受部件錯(cuò)位產(chǎn)生的振動(dòng)外,還要承受低頻率大振幅的振動(dòng)。由于錫山機(jī)械密封的一側(cè)固定在殼體上,而另一端固定在轉(zhuǎn)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,從而多錫山機(jī)械密封產(chǎn)生干擾。當(dāng)密封腔內(nèi)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)


  密封端面粗糙度過大,不能保證很好的貼合性,密封的穩(wěn)定性就會(huì)受到影響,影響程度不僅取決于密封的具體結(jié)構(gòu),而且取決于密封運(yùn)行參數(shù)。密封每旋轉(zhuǎn)一周其補(bǔ)償環(huán)都要作相應(yīng)的運(yùn)行,從而保證密封端面的貼合性。對(duì)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(yīng)盡量防止不受載荷的一側(cè)發(fā)生泄漏,受載荷的一側(cè)出現(xiàn)過度磨損的現(xiàn)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。


  密封件在加工過程中,一般不能用機(jī)械方法加以平衡。在設(shè)計(jì)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(yīng)注意不平衡問題。


  在采用內(nèi)裝式機(jī)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(yīng)從兩密封端的外側(cè)通過。若流量過大,則作用在密封環(huán)上的沖擊力可能會(huì)使密封端錯(cuò)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)流量可以通過密封腔內(nèi)襯套的配合間隙加以控制,或者將密封腔內(nèi)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?yàn)樗瑫r(shí)解決了密封腔上部的排氣問題;但是,這常被人們所忽視,甚至在臥式泵的設(shè)計(jì)中,密封腔內(nèi)由于逆循環(huán)產(chǎn)生的壓差而會(huì)顯著改善密封效果。