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深談離心泵機械密封振動的因素

來源:m.hzrobin.cn   時間:2020-02-29 09:22:01   熱度:131℃

文章摘要

導(dǎo)讀:本文是由安徽江南泵閥集團于2020-02-29 09:22:01發(fā)布的關(guān)于:離心泵機械密封機械密封振動的資訊,其主要內(nèi)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(zhuǎn)速以下,高時可達每秒數(shù)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(dāng)然這...

  1.自身構(gòu)體引起的振動

  離心泵是由軸、軸承及安裝在軸上的葉輪,驅(qū)動裝置(如電機、汽輪機、燃氣輪機驅(qū)動等)構(gòu)成的。泵軸振動、轉(zhuǎn)子不平衡、驅(qū)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(jiān)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(zhuǎn)速以下,高時可達每秒數(shù)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(dāng)然這種損傷還有其他因素。所以在設(shè)計或選型時,必須保持可預(yù)測的共振頻率不要與激勵頻率重合,應(yīng)采取可靠減振措施,設(shè)計的臨界轉(zhuǎn)速不能與工作轉(zhuǎn)速相距太近;在操作溫度下,將安裝誤差減至較小,因為這些誤差會導(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(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(jié)構(gòu),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(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)不同的強度設(shè)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(dāng)然也可以設(shè)計帶滑動的輔助密封,提高它的穩(wěn)定性和剛性;

  (5)大多數(shù)機械密封的固有頻率都遠高于正常的操作轉(zhuǎn)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(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,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,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(chǎn)生的振動

  泵運行時,其轉(zhuǎn)子及機械密封會受到液力振動影響,當(dāng)流量發(fā)生變化時,葉輪入口處液體會產(chǎn)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(zhì)無法達到泵的氣蝕余量時,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)的流動還會受到泵內(nèi)介質(zhì)自循環(huán)的干擾。

  轉(zhuǎn)子系統(tǒng)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(shè)計系統(tǒng)和選擇泵時,應(yīng)使其在較佳效率狀態(tài)下運行,保持泵在負(fù)壓情況下工作穩(wěn)定,即保持泵有足夠氣蝕余量,防止介質(zhì)在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

  泵運行過程中,溫度發(fā)生變化時,泵的各部件會產(chǎn)生熱變形,這時泵相對于驅(qū)動裝置會發(fā)生偏移,引起機械密封振動。此外,溫度對殼體和轉(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)運行溫度波動時,密封除了要承受部件錯位產(chǎn)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(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的能力。

  壓力也能使泵體變形,從而多機械密封產(chǎn)生干擾。當(dāng)密封腔內(nèi)壓力發(fā)生變化時,作用在密封端面上的載荷也會隨之發(fā)生變化,從而產(chǎn)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(chǎn)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(wěn)定性就會受到影響,影響程度不僅取決于密封的具體結(jié)構(gòu),而且取決于密封運行參數(shù)。密封每旋轉(zhuǎn)一周其補償環(huán)都要作相應(yīng)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(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(shè)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(huán)或向密封件傳遞的動力具有“尾隨脈沖”情況時,更應(yīng)注意不平衡問題。

  在采用內(nèi)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(zhì)的自循環(huán)造成的。為穩(wěn)定密封性能,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(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(shè)計中,密封腔內(nèi)由于逆循環(huán)產(chǎn)生的壓差而會顯著改善密封效果。

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