托克遜引起離心泵機械密封振動的原因

　　1.泵自身構體引起的振動

　　離心泵是由軸、軸承及安裝在軸上的葉輪，驅動裝置(如電機、汽輪機、燃氣輪機驅動等)構成的。泵軸振動、轉子不平衡、驅動軸不同心、軸承缺陷、葉片及軸上其他部件松動等，都有可能引起振動。使用振動監測裝置可以測得單個振動頻率，用于分析這些振源類型。

　　裝在泵軸上的托克遜機械密封有不同的振動頻率，低時可在泵轉速以下，高時可達每秒數千次。如果振動頻率剛好與托克遜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。當然，這種損傷還有其他因素。所以在設計或選型時，必須保證可預測的共振頻率不要與激勵頻率重合，應采取可靠減振措施，設計的臨界轉速不能與工作轉速相距太近;在操作溫度下，將安裝誤差減至最小，因為這些誤差會導致密封彈性裝置的位移;轉子要充分平衡;垂直安裝軸上的軸承，其承受的載荷應使滾動件打滑的可能性減至最小。

　　需要說明的是：

　　(1)托克遜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、O形圈、膨脹石墨等;

　　(2)對于支承在彈簧上的質量較小的密封，如石墨密封環的結構，其固有頻率相對較大;

　　(3)支承在低彈性彈簧上的質量較大的密封，其固有頻率相對較小，且腔體內壓力較低情況下出現共振可能性較小，金屬波紋管型密封根據不同的強度設計，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，當然也可以設計帶滑動的輔助密封，提高它的穩定性和剛性;

　　(5)大多數托克遜機械密封的固有頻率都遠高于正常的操作轉速，對于金屬波紋管型托克遜機械密封，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整不當就容易出現這現象。

　　另外根據密封環材料的不同，特別是當采用碳化鎢類高密度材料時，更應注意共振問題。因此，當支承在彈性元件的密封環需要采用硬質材料時，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。

　　2.在正常及擾動條件下產生的振動

　　泵運行時，其轉子及托克遜機械密封會受到液力振動影響，當流量發生變化時，葉輪入口處液體會產生波動，若不是在最佳效率下運行，葉輪入口及擴壓管處的流體壓頭會增大。低于或高于最佳效率點的流量時，或輸送介質無法達到泵的氣蝕余量時，都可能產生氣蝕現象，則密封激振就更明顯。另外，入口處介質的流動還會受到泵內介質自循環的干擾。

　　轉子系統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。在設計系統和選擇泵時，應使其在最佳效率狀態下運行，保證泵在負壓情況下工作穩定，即保證泵有足夠氣蝕余量，防止介質在托克遜機械密封的表面氣蝕產生激振。

　　3.溫度及壓力變化使泵變形而產生的振動

　　泵運行過程中，溫度發生變化時，泵的各部件會產生熱變形，這時泵相對于驅動裝置會發生偏移，引起托克遜機械密封振動。此外，溫度對殼體和轉子的影響程度不一樣，一般情況下，轉子要比殼體變化迅速。當運行溫度波動時，密封除了要承受部件錯位產生的振動外，還要承受低頻率大振幅的振動。由于托克遜機械密封的一側固定在殼體上，而另一端固定在轉軸上，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，從而多托克遜機械密封產生干擾。當密封腔內壓力發生變化時，作用在密封端面上的載荷也會隨之發生變化，從而產生突變載荷引起振動。

　　4.制造安裝原因產生的振動

　　密封端面粗糙度過大，不能保證很好的貼合性，密封的穩定性就會受到影響，影響程度不僅取決于密封的具體結構，而且取決于密封運行參數。密封每旋轉一周其補償環都要作相應的運行，從而保證密封端面的貼合性。對于滑動輔助密封件，如O形圈或楔形環，密封面上的載荷沿圓周變化，應盡量防止不受載荷的一側發生泄漏，受載荷的一側出現過度磨損的現象。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或向密封件傳遞的動力具有“尾隨脈沖”情況時，更應注意不平衡問題。

　　在采用內裝式機械密封時，作用在密封上的沖擊力常常是由泵送介質的自循環造成的。為確保密封性能，自循環液體應從兩密封端的外側通過。若流量過大，則作用在密封環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，可以使自循環流體，由切向入口;如有可能，循環流量可以通過密封腔內襯套的配合間隙加以控制，或者將密封腔內的吸入管和排出管反接，使流向改變而形成逆循環。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，甚至在臥式泵的設計中，密封腔內由于逆循環產生的壓差而會顯著改善密封效果。