避免离心泵出现振动的几个设计小技巧

前言

这是泵沙龙根据实际工程应用经验总结出来的几个设计小技巧，用以避免离心泵在将来运行过程中出现振动（超标）。仅供参考。

注：本文中所涉及的条款、表及图号均指ANSI/API610第11版标准所对应的条款、表及图号。

小技巧

避免泵吸入口出现回流

尽可能将吸入比转速之值控制在相关标准、规范规定的限值范围之内，从而避免离心泵吸入口出现回流。

吸入比转速S，是在最大叶轮直径和给定转速下、以最佳效率点的流量来计算的，是一个与离心泵吸入性能相关的指数。吸入比转速是衡量一台离心泵对内部回流的敏感程度的评估尺度。

ANSI/API610标准第11版附录A对吸入比转速公式定义如下：

式中：

n = 转速，单位rpm；

Q = 流量，单位m³/h；对于单吸叶轮，Q为总流量，对于双吸叶轮，Q为总流量的一半；

NPSH3 = 必需汽蚀余量，单位m（ft）。

UOP规范规定：泵的吸入比转速不得高于13000（rpm, m³/h, m）；当泵送介质为水或水含量超过50%的溶液，并且泵的单级叶轮功率超过75 kW时，吸入比转速不得高于11000（rpm, m³/h, m）。

尽管随着科技的进步，出现了一些其它（不通过加大叶轮入口直径）可改善离心泵吸入性能的设计手段，吸入比转速的限定值也随之相应提高。根据一些国际同行的实际工程应用经验，经泵沙龙研究发现，对于BB2型泵限定值通常控制在14400（m³/h, rpm, m）。

避免出现叶片流道综合症

条款6.1.15规定：单级扬程超过200 m和单级功率超过225 kW的泵需要采取特殊措施来减小叶轮叶片通过频率振动和小流量时的低频振动。对于这些泵，导叶与叶轮叶片外圆周之间的径向间隙至少为最大叶轮叶尖半径的3 %（对于导叶式泵）和最大叶轮叶片尖半径的6 %（对于蜗壳式泵）。

条款6.1.16 工作转速高于3600 rpm、单级功率在300 kW以上的泵，可能需要更大的间隙和其它特殊的结构特点，对于这类泵，应当由买方和卖方共同商定特殊要求，将对各种具体型泵的实际运行经验考虑进去。

说明：此类泵称为高能泵。在实际工程应用中，这种现象普遍存在于所有离心泵，国外将这种现象称为“叶片流道综合症（Vane passing syndrome）”。当液体流经该小通道时，液体的流速增加引起液体压力的下降、局部汽化，产生汽泡，然后在较高的压力下破裂，导致汽蚀、引起泵的振动。因此，在设计离心泵时应保证有足够的间隙。

确保悬臂泵轴挠性系数不超过刚性线

ANSI/API 610第11版标准增加了附录K.1关于OH2和OH3型悬臂式泵的轴刚性的判定原则：对于某一尺寸因子的悬臂泵，如果其挠性系数位于刚性线之下，则表明该泵为刚性轴设计。

L³/D⁴是泵转子刚度的度量标准，它可以抵抗径向载荷并使轴的挠度（偏转）最小化。