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350S44型中开泵振动超标原因分析

时间:2016-07-21 15:08:02 来源:三昌泵业 点击:0

      、350S44型中开泵装置基本情况

        太原某钢厂共装四台350S44型循环水泵,由长沙水泵厂有限公司于2005年生产供货,供货合同规定的泵性能参数和工厂实际试验达到的参数列于下表5.16—1:
350S44型中开泵
表5.16—1:泵的规定性能与实测性能对照表
性能参数 流量
Q(m3/h)
扬程
H(m)
效率
()
汽蚀余量
NPSHR(m)
 
合同规定值 1170 45 86% 5.3 试验值完全满足合同要求
试验达到值 1170 46.5 86% 4.7
        配套电机为Y355M1—4型异步电动机、电机的额定参数为:
        功率:Pe=220kw      电流:I=389A     电压:V=380V
        功率因数:COSθ=0.87     效率:ηe=94—95%  取η=0.945
        350S44型中开泵装置情况如图5.16—1所示:
350S44型中开泵装置情况
        图5.16—1说明:
        1、冷却塔上水面标高为8.9m,冷却塔下水池水面标高经实测为1.9m,所以装置几何扬程为Hg=8.9—1.9=7m;
        2、泵出水法兰和扩散管之间装有节橡胶伸缩节,内径φ300,长度约300mm,未用长螺栓作刚性联接。
        3、经实测换算,压力表中心标高为1.19m,测压点管径为φ350。

      二、350S44型中开泵试运行中存在的问题

        四台泵由安装公司安装完毕之后,于2006年3月份开始试运行,经过几次测试和整改,工程监理部于4月21日提出,其中三台电机的水平方向振动超差,要求水泵厂派员协助分析处理。四台泵组的测振记录见表5.16—2
        表5.16—2水泵P8466测振记录     单位:mm/s
  泵体测点 泵体测点二 电机测点 电机测点二
A泵 ┴:0.6
—:1.1
┴:0.9
—:1.0
┴:1.8
—:3.1
┴:2.1
—:2.3
B泵 ┴:1.0
—:2.2
┴:2.3
—:4.3
┴:3.2
—:5.1
┴:2.1
—:2.4
C泵 ┴:0.5
—:1.7
┴:2.4
—:3.3
┴:2.5
—:3.3
┴:1.9
—:2.8
D泵 ┴:0.5
—:2.2
┴:2.4
—:4.8
┴:3.8
—:6.2
┴:2.3
—:3.1
备注 尾端轴
承位置
联轴器端
轴承位置
电联端轴
承位置
电尾端轴
承位置
        注:此表数据由钢厂提供,“┴”代表垂直方向:“─”代表水平方向
        2006年6月14日,长沙三昌水泵厂有限公司再次派人到现场协助分析处理存在的问题。经过现场调查了解,当时运行三台泵组,发现如下异常情况(问题):
        1、泵的出口压力表指针不稳定,在0.34~0.4MPa之间剧烈晃动,泵内有汽蚀响声,C泵指针瞬时稳定在0.37MPa。
        2、用手触摸吐出管,有明显的轴向来回振动。
        3、泵吐出口所装橡胶伸缩节两端未用长螺栓作轴向刚性拉紧。
        初步断定:泵偏于汽蚀性能很差的大流量低扬程工况运行;引发汽蚀和振动,同时橡胶伸缩节在时高时低的压力水作用下,有张缩的运动造成吐出管路窜动。为此要作泵运行工况分析。

      三、350S44型中开泵运行工况分析

        1、分析计算泵的运行扬程H:

        已知:泵吐出压力(瞬时稳定值)P2=0.37MPa,
        压力扬程Hp=0.37×102=37.74m
        压力表和吸入水位的标高差为Hg=1.19-1.9=-0.71m
        初估流量Q=0.42m3/s,测压点流速V2=4×0.42/(π×0.352)=4.37m/s
        测压点速度扬程Hv=V22/2g=0.97m
        吸入管损失为△h=0.2m
        所以泵的运行扬程H值为
        H=Hp+Hg+Hv+△h=37.74+(-0.71)+0.97+0.2=38.2m

        2、根据H=38.2m查泵的试验曲线(图5.16—2,该图为实际转速n=1494r/min的性能曲线图,不是规定转速n=1480r/min的性能曲线),得到泵运行工况的其他几个参数:Q=0.42m3/s  η=82%  NPSHR=9m(NPSH线的延长线计数,不太精确)

        根据H=38.2m,Q=0.42m3/s, η=82%计算轴功率Pa:
        Pa=QH/0.102η=0.42×38.2/(0.102×0.82)=191.8kw
        根据电机的运行电流(C泵)I=389×0.91=354A计算泵轴功率Pa:
        Pa=VIcosθηe=×0.38×354×0.87×0.945=191.6kw
        两种方法计算的Pa值非常接近,说明泵的运行工况分析比较准确。
        所以泵的运行工况可以认定为:Q=0.42m3/s=1512 m3/h(为1170 m3/h的1.29倍)H=38.2m   η=82%     NPSHR≈9m

      四、350S44型中开泵装置特性曲线

        根据三台泵的运行工况和装置情况,可以推算出泵装置的特性曲线方程:
        Hz=Hg+KQ2=7+19.66Q2  (Q—m3/s)
        按上式作出Hz—Q曲线,见图5.16—3。
        由图5.16—3知,当开三台泵的总流量∑Q=3528m3/h时,所需扬程仅26m(A点),当总流量达到3960m3/h时,装        置扬程也才31m(B点),所以原定设计扬程H=45m有点偏高。

      五、350S44型中开泵改进措施

        1、泵性能调整后的运行工况分析

        根据以上分析,泵的性能肯定要作调整,即将泵扬程降低。泵扬程降低多少为宜?根据图5.16—3所示,泵的扬程可降至30m左右。经各方协商,将泵的性能参数调整为:
        Q=0.35m3/s=1260m3/h   H=36m  (图5.16—2中的E点)
        根据上述参数,泵的叶轮外径,由φ400mm车削至φ375mm。将D2=φ375mm的三泵的H—Q曲线作在图5.16—3上,得到运行工况点为C点:
        C点工况:∑Q=1.14m3/s=4104m3/s,H=32.8m,NPSHR≈6m

        2、吐出管路上的橡胶伸缩节改钢性联接

        橡胶伸缩节所受的张力为:
        当P2=0.34MPa时:Fmin=∏302÷4×0.34×10.2=2451kg≈2.5T
        当P2=0.4MPa时:Fmax=∏302÷4×0.4×10.2=2884kg≈2.9T
        所以当F力在2.5~2.9T之间变化时,伸缩节将张缩使管道振动,并对泵体施加外力,也会引起振动。
        解决办法:将伸缩节两端法兰用长螺杆刚性联接。

      六、350S44型中开泵改进后的效果

        双方经过协商,同意上述两条改进措施,并行成会议纪要。
        φ375的铸铁叶轮于7月18日在D泵上试验,振动分析结果列入表5.16.3:
        表5.16.3                单位:mm/s
泵编号 泵体测点
(从动端轴承)
泵体测点二
(主动端轴承)
电机测点
(轴伸端轴承位)
电机测点二
(尾端轴承位)
D泵 ┴:0.09
—:0.13
┴:0.09
—:0.11
┴:0.06
—:0.16
┴:0.06
—:0.18
        注: “┴”代表垂直方向:“─”代表水平方向
        同时,运行压力稳定,P2=0.32~0.34MPa。
        将表5.16—3与表5.16—2加以对比,车削叶轮后,振动值有显著的下降,泵吐出压力表指针不再剧烈晃动,流量也满足使用要求,能耗也大为降低。改进效果得到用户的认可和满意。
350S44型中开泵装置特性曲线
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