引起泵振動的原因有好多種，如扭轉(zhuǎn)振動和軸橫向振動、汽蝕、流體脈動、管路振 動以及結(jié)構(gòu)引起的振動。本文討論的是臨界轉(zhuǎn)速而引起的共振，臨界轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)軸呈現(xiàn) 明顯共振下的轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速接近軸無阻尼的固有頻率。離心泵軸的臨界轉(zhuǎn)速與下列因 素有關(guān)：

(1)   軸承結(jié)構(gòu)和軸承跨距的長度；

(2)   葉輪剛度和重量；

(3)   潤滑特性（溫度、粘度等）；

(4)   軸徑和材料；

(5)   殼體和基礎(chǔ)支承的剛度；

(6)   葉輪密封環(huán)、密封和材料的剛度和阻尼。

在觀察旋轉(zhuǎn)軸時，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸由零轉(zhuǎn)速加速到某轉(zhuǎn)速時，軸的旋轉(zhuǎn)開始不穩(wěn)定， 產(chǎn)生強烈的振動和變形。如果繼續(xù)提高軸的轉(zhuǎn)速，會反復(fù)連續(xù)出現(xiàn)以上現(xiàn)象，這就是共 振現(xiàn)象。引起第一次共振的轉(zhuǎn)速成為第一臨界轉(zhuǎn)速，引起第二次共振稱為第二臨界轉(zhuǎn)速， 后面依次類推。

工作轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸叫做剛性軸，工作轉(zhuǎn)速高于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸叫做 柔性軸。要保證調(diào)速泵安全穩(wěn)定的運行，水泵調(diào)速后的轉(zhuǎn)速不得與其臨界轉(zhuǎn)速接近、重 合。否則，機組將產(chǎn)生強烈的共振現(xiàn)象，從而使機組受到破壞。通常，單級離心泵的額 定轉(zhuǎn)速（設(shè)計轉(zhuǎn)速）低于其軸的臨界轉(zhuǎn)速，設(shè)計轉(zhuǎn)速通常為臨界轉(zhuǎn)速的75%?80%。而 對于多級泵，水泵的設(shè)計轉(zhuǎn)速要同時兼顧第一臨界轉(zhuǎn)速和第二臨界轉(zhuǎn)速，其設(shè)計轉(zhuǎn)速一 般小于第二臨界轉(zhuǎn)速的70%，大于第一臨界轉(zhuǎn)速的130% (1.3nei<n<0.7ne2)。從臨界 轉(zhuǎn)速這個角度出發(fā)，泵軸設(shè)計成剛性軸較有利，因為泵啟動時從零轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速 就可以避開第一臨界轉(zhuǎn)速，阻止了產(chǎn)生共振的可能性。對于懸臂式泵這一點非常容易實 現(xiàn)，通常也是設(shè)計成剛性軸；對于雙支承的多級泵，一般設(shè)計成柔性軸。

綜上所述，為了保證水泵的運行穩(wěn)定，調(diào)速過程中不產(chǎn)生共振，水泵的工作轉(zhuǎn)速范 圍應(yīng)該要適當(dāng)遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速。對于剛性軸水泵，工作轉(zhuǎn)速n<0.8ne，對于柔性軸水泵， 工作轉(zhuǎn)速n應(yīng)滿足：1.3nci<n<0.7n

本章小結(jié)

(1)   闡述了水泵調(diào)速的原則，即水泵調(diào)速通常都是向下調(diào)速，不準(zhǔn)向上調(diào)速及向上 調(diào)速可能造成的后果。

(2)   對水泵機組的能耗進(jìn)行了分析，當(dāng)變頻器改變電動機頻率及轉(zhuǎn)速時，從而帶動 水泵轉(zhuǎn)速改變，并不是電機轉(zhuǎn)速想降多少就降多少，而是有一定范圍的，否則電動機和 變頻器的效率會急速下降。

(3)   闡述了變頻調(diào)速分為合理調(diào)速范圍和極限調(diào)速范圍，變頻調(diào)速時最多只能在合 理調(diào)速范圍內(nèi)運行，絕對不允許進(jìn)入極限調(diào)速范圍，否則會出現(xiàn)譬如流量阻塞點，流 量振蕩點，流量汽蝕點諸多不穩(wěn)定運行的工況。并且對此三種工況進(jìn)行了簡要分析。

(4)   當(dāng)轉(zhuǎn)速較大偏離額定轉(zhuǎn)速時，實際的等效率曲線與相似工況拋物線并不重合。 這是因為轉(zhuǎn)速變化時，泵內(nèi)的流速變化而引起雷諾數(shù)的改變，進(jìn)而引起泵內(nèi)損失的變 化。此時泵的水力效率、容積效率、機械效率不再基本保持不變，下降較多，從而導(dǎo) 致泵的總效率下降，這顯然是不經(jīng)濟的。

(5)   在泵的調(diào)速運轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)注意避開機組的泵軸臨界轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至臨界 轉(zhuǎn)速及其附近時會導(dǎo)致共振現(xiàn)象損壞機組。對于剛性軸水泵，工作轉(zhuǎn)速n<0.8ne (nc 為第一臨界轉(zhuǎn)速），對于柔性軸水泵，工作轉(zhuǎn)速n應(yīng)滿足：1.3nci<n<0.7nC2 (nci為第 一臨界轉(zhuǎn)速，為第二臨界轉(zhuǎn)速）