廣一水泵廠為了分析凝結水泵變頻運行時出現的振動問題,建立了離心泵-電機-筒體系統和轉子系統動力學分析模型,分析了支承特性等因素對系統固有頻率的影響。通過錘擊試驗和機組起停試驗測試了廣一離心泵系統固有頻率。廣一水泵廠技術部研究結果表明,廣一離心泵系統在19~24Hz區間內存在多階模態,廣一離心泵振動大是由于轉子-軸承-支承系統共振所引起的。加固管道、外筒和電機底部支架可以提高系統固有頻率,但難以徹底解決共振問題。導軸承和級間軸承對轉子系統固有頻率的影響很大。這些軸承都起作用時,轉子系統固有頻率較高。部分軸承失去約束作用后,轉子系統頻率會大幅降低,多個頻率點有可能落人到變頻工作區間內。
轉子是廣一離心泵系統中的轉動部件,是振動的主激勵源。如轉子系統模態頻率落在變頻工作范圍以內,變頻運行時會激發轉子較大振動并通過軸承傳遞到泵體和電機支架,引起相關結構部件和管道的振動。
影響轉子模態頻率的主要因素為轉子結構及支承方式,包括支承點個數與分布、支承剛度等。轉子加工好后,結構已定型,轉子系統動力特性主要取決于支承軸承,而軸承支承特性與軸承分布及磨損情況等密切相關。廣一化工泵解體檢查時,經常會發現摩擦部位存在較大磨損,軸承間隙變大,軸承支承剛度降低,甚至只能起到限位作用,這將對轉子系統動力特性產生很大影響。
為研究級間軸承及導軸承支承模式及剛度變化對轉子固有頻率的影響,特將支承軸承及其剛度設為不同值,廣一水泵給出了不同支承模式下轉子系統各階模態頻率。從中可以看出:
(1)軸承支承剛度在一定范圍內變化,對轉子固有頻率的影響較小。
(2)所有導軸承和級間軸承都起作用時,轉子固有頻率遠大于25Hz,變頻運行時不存在共振問題。
(3)級間軸承因磨損而失去約束效果后,轉子固有頻率會大幅度降低,落入變頻工作區內。轉子下端集中布置了多級葉輪,質量比較集中,如果不加支承或級間軸承約束狀態減弱,模態頻率將會大幅度降低。如果中間導軸承再進一步失去約束效果,則轉子固有頻率還會進一步降低,25Hz以下會出現一階和二階等多個固有頻率點。
(4)同樣型號的廣一化工泵因為軸承磨損部位和磨損程度不同,轉子固有頻率可能會差異較大。
根據廣一水泵廠上述實驗和分析,可以得出下面一些結論及相應的改進措施:
1.該出液管的材料不合格,含碳量嚴重超標。相應的改進措施:選擇有資質的材料供應商,同時,在原材料的采購過程中要加強檢驗環節,以確保材料合格。
2.該出液管失效原因是在堿性環境中產生了晶間腐蝕。相應的改進措施:在材料應用時,對其進行酸洗鈍化,讓它產生致密的鈍化膜,從而減小產生晶間腐蝕的傾向。
3.該出液管前面部分是焊件,焊接熱傳導對材料的耐蝕性也有一定的影響,故出液管的失效與焊接也有一定的關系。相應的改進措施:將該出液管由焊件改為鑄件也能減小產生晶間腐蝕的傾向。
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