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        深談離心泵機械密封振動的因素

        來源:www.ecpdeejays.com   時間:2020-02-29 09:22:01   熱度:131℃

        文章摘要

        導讀:本文是由安徽江南泵閥集團于2020-02-29 09:22:01發布的關于:離心泵機械密封機械密封振動的資訊,其主要內容為:離心泵裝在泵軸上的機械密封有不同的振動頻率,低時可在泵轉速以下,高時可達每秒數千次.如果振動頻率剛好與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...

          1.自身構體引起的振動

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

          離心泵裝在泵軸上的機械密封有不同的振動頻率,低時可在泵轉速以下,高時可達每秒數千次。如果振動頻率剛好與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,必須保持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,將安裝誤差減至較小,因為這些誤差會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件打滑的可能性減至較小。

        離心泵

          需要說明的是:

          (1)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載荷,輔助密封也有一定減振效果,如楔形環、O形圈、膨脹石墨等;

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

          (3)支承在低彈性彈簧上的質量較大的密封,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)由于沒有滑動的輔助密封,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的輔助密封,提高它的穩定性和剛性;

          (5)大多數機械密封的固有頻率都遠高于正常的操作轉速,對于金屬波紋管型機械密封,要特別注意避免軸向共振,異常振動會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。

          另外根據密封環材料的不同,特別是當采用碳化鎢類高密度材料時,更應注意共振問題。因此,當支承在彈性元件的密封環需要采用硬質材料時,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。

        機械密封

          2.在正常及擾動條件下產生的振動

          泵運行時,其轉子及機械密封會受到液力振動影響,當流量發生變化時,葉輪入口處液體會產生波動,若不是在較佳效率下運行,葉輪入口及擴壓管處的流體壓頭會增大。低于或高于較佳效率點的流量時,或輸送介質無法達到泵的氣蝕余量時,都可能產生氣蝕現象,則密封激振就更明顯。另外,入口處介質的流動還會受到泵內介質自循環的干擾。

          轉子系統的振動及作用在密封上壓力狀況的變化,所引起的振動的振幅和頻率是隨機的。在設計系統和選擇泵時,應使其在較佳效率狀態下運行,保持泵在負壓情況下工作穩定,即保持泵有足夠氣蝕余量,防止介質在機械密封的表面氣蝕產生激振。

          3.溫度及壓力變化使泵變形而產生的振動

          泵運行過程中,溫度發生變化時,泵的各部件會產生熱變形,這時泵相對于驅動裝置會發生偏移,引起機械密封振動。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。當運行溫度波動時,密封除了要承受部件錯位產生的振動外,還要承受低頻率大振幅的振動。由于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的能力。

          壓力也能使泵體變形,從而多機械密封產生干擾。當密封腔內壓力發生變化時,作用在密封端面上的載荷也會隨之發生變化,從而產生突變載荷引起振動。

        離心泵機械密封振動

          4.制造安裝原因產生的振動

          密封端面粗糙度過大,不能保持很好的貼合性,密封的穩定性就會受到影響,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都要作相應的運行,從而保持密封端面的貼合性。對于滑動輔助密封件,如O形圈或楔形環,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生泄漏,受載荷的一側出現過度磨損的現象。泄漏會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,如單彈簧就會造成不平衡,特別是在制造粗糙的動環或向密封件傳遞的動力具有“尾隨脈沖”情況時,更應注意不平衡問題。

          在采用內裝式機械密封時,作用在密封上的沖擊力常常是由泵送介質的自循環造成的。為穩定密封性能,自循環液體應從兩密封端的外側通過。若流量過大,則作用在密封環上的沖擊力可能會使密封端錯位,其后果自然是振動。

          為減輕振動的影響,可以使自循環流體,由切向入口;如有可能,循環流量可以通過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。后一種方法常在立式泵中采用,因為它同時解決了密封腔上部的排氣問題;但是,這常被人們所忽視,甚至在臥式泵的設計中,密封腔內由于逆循環產生的壓差而會顯著改善密封效果。

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