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

(1)   軸承結構和軸承跨距的長度；

(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)   殼體和基礎支承的剛度；

(6)   葉輪密封環、密封和材料的剛度和阻尼。

在觀察旋轉軸時，不難發現，當軸由零轉速加速到某轉速時，軸的旋轉開始不穩定， 產生強烈的振動和變形。如果繼續提高軸的轉速，會反復連續出現以上現象，這就是共 振現象。引起第一次共振的轉速成為第一臨界轉速，引起第二次共振稱為第二臨界轉速， 后面依次類推。

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

綜上所述，為了保證水泵的運行穩定，調速過程中不產生共振，水泵的工作轉速范 圍應該要適當遠離臨界轉速。對于剛性軸水泵，工作轉速n<0.8ne，對于柔性軸水泵， 工作轉速n應滿足：1.3nci<n<0.7n

本章小結

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

(2)   對水泵機組的能耗進行了分析，當變頻器改變電動機頻率及轉速時，從而帶動 水泵轉速改變，并不是電機轉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)   闡述了變頻調速分為合理調速范圍和極限調速范圍，變頻調速時最多只能在合 理調速范圍內運行，絕對不允許進入極限調速范圍，否則會出現譬如流量阻塞點，流 量振蕩點，流量汽蝕點諸多不穩定運行的工況。并且對此三種工況進行了簡要分析。

(4)   當轉速較大偏離額定轉速時，實際的等效率曲線與相似工況拋物線并不重合。 這是因為轉速變化時，泵內的流速變化而引起雷諾數的改變，進而引起泵內損失的變 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 致泵的總效率下降，這顯然是不經濟的。

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