离心泵是否存在共振区间？针对共振区间应如何操作？

问题

该问题来自于某用户现场。

某位号的离心泵大修后，DCS发现，在启动或切换过程中经过小流量点（泵规定的最小流量点以下）时，出现振动偏高（但未达到报警值，见图1）的情况。同时，发现在全流量运行、转速变化时振动会发生小幅波动的情况。为此，提出如下一系列的问题：

1） 该泵是否存在共振区，共振区对应的临界转速是多少？每台泵的共振区是否相同？

2） 若该泵存在共振区，泵在运行中针对共振区间应如何操作，并关注哪些参数或信息？

3） 若该泵存在共振区，在小流量和全流量运行时，是否需要采取相同的操作和应对措施？

4） 泵在全流量运行时，因转速变化造成振动小幅波动（见图2）的原因是什么？是否与共振有关？是否应采取措施干预？

图1：小流量下泵启动及切换过程中的振动情况

图2：全流量下转速变化时的泵组振动波动情况

解答

上述疑问可以汇总为两个问题：

1）该泵在小流量下启动及切换过程中为什么会出现振动偏大的情况？是否存在共振？

2）该泵在全流量、转速变化时为什么会出现振动波动？是否与共振有关？

以下为泵沙龙的回复，仅供参考。

只有当外界激励频率与设备的固有频率相近时，才会出现共振现象。共振是由设备本身的结构决定的。因此，对于任何一台离心泵来说，如果设计结构存在不合理或未经过相关分析计算（如强度、临界转速等）的支撑，那么在运行过程中将可能存在共振的可能性。

经了解，泵制造商提供的产品、特别是重要工况的产品，在设计阶段均经过大量的分析计算。对于该型泵，他们在设计阶段不仅进行了大量的分析计算，而且具有几十年工程实践的验证，为非常成熟的产品。同时，该位号泵在现场已可靠运行多年，因此，不存在上面所说的“共振”和“共振区”。

从用户现场提供的信息来看，振动偏高出现在泵规定的最小流量点以下、且处于泵的启动或切换的过程中。

其之所以在小流量下出现振动增加的现象，并非是共振（如果是发生共振，其振动速度将不会是小幅波动）原因，而是小流量下叶轮入口处出现内部回流、汽蚀所引起的。因为每台离心泵都有一个特定的流量运行区间，一旦超出该流量运行范围，例如低于最小流量，将会引起内部回流、汽蚀、额外的径向力（特别是单蜗壳泵）及介质温度的升高等，从而引发机械振动和噪音的显著增加。这是所有离心泵固有的特性。因此，离心泵不允许在低于规定的最小流量以下运行，也不能在高于规定的最大流量以上运行。

最小流量以下和最大流量以上，专业上称为离心泵的“不稳定运行区间”。在实际工程应用中，应严禁离心泵在“不稳定运行区间”内较长时间运行。不然，轻则可能会大大降低机械密封和轴承的寿命，重则甚至会发生断轴、进而导致整个转子及其配合零部件的严重损坏。

在泵的启动、切换过程中，由于会快速通过“不稳定运行区间”，其振动出现波动是正常的，只要不超过规定的报警值，不会对设备零部件的使用寿命产生影响。

当改变泵的运行转速时，因泵的性能发生了变化（流量与转速成正比；扬程与转速的平方成正比），转子的受力也随之发生变化，从而引起振动出现小幅波动，属于正常现象。是由于水力性能发成变化引起的，与共振无关。

再次提醒：请严格按照合同或泵制造商规定的“允许的运行范围”内运行泵！

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