立式设计非常适用于污水泵应用，并可根据需要配置多级叶轮以产生高扬程。然而，驱动装置与泵之间的对中工作，面临比卧式设备更大的挑战。通常情况下，这类泵由立式电机驱动，或通过与卧式内燃机相连的直角减速齿轮箱驱动。其采用同心安装法兰的结构，与卧式设备常见的底座安装脚截然不同。此外，泵转子通常通过刚性联轴器垂直悬挂在电机轴上，因此在联轴器脱开后，泵转子无法转动。

对中挑战

刚性联轴器

大多数立式涡轮泵（VTP）的转子由电机轴承承受轴向载荷（泵本体不提供轴向支撑），因此电机轴与泵轴之间采用刚性联轴器连接（见图1）。对于多数VTP而言，轴伸部分确切应称为传动轴，但为简便起见，本文统一使用“泵轴”一词。两轴之间的不对中量，只能依靠联轴器部件及轴自身的微量变形来补偿。常规弹性联轴器可补偿较大的不对中量，而刚性联轴器则不具备该能力。因此，对此类设备而言，保证轴系精准对中至关重要。

同心法兰安装

理论上，泵与驱动设备采用同心法兰安装时，本可省去对中调整工序。如果泵法兰与泵轴具备理想的同心度及垂直度，电机法兰与电机轴也同样满足这一条件，那么二者轴系可实现完全对中。但实际工况中，该理想状态并不存在。

电机制造商需遵循美国国家电气制造商协会（NEMA）或国际电工委员会（IEC）标准中规定的电机法兰允许跳动值。依据法兰类型与规格，NEMA标准规定同心度及端面跳动公差为0.003–0.012 英寸，IEC标准则为80–200 微米。对于在役设备，因磨损与变形，跳动量往往会超出上述范围。

目前，泵法兰跳动量尚无统一的行业标准，实际应用中常出现较大的同心度偏差与端面跳动。因此，尽管同心法兰设计在理论上免除了轴系对中调整工序，但工程实践中仍需进行对中检测，且通常需要调整以保障设备稳定运行。VTP轴系对中公差要求可参考美国国家标准协会/美国标准协会（ANSI / ASA）S2.75-2021《轴系对中方法 第3部分》标准，该标准包含多个资料性附录，对本文所述相关问题作出了详细说明。

图 1：VTP及驱动设备（图片由EASA提供）

对中注意事项

平行对中

同心法兰结构适用于采用平行（径向） - 角向对中法进行轴系对中。同样从理论上讲，平行对中受两配合法兰同心度影响，角向对中则受两配合面的端面跳动影响。而棘手的问题在于，该法兰结构本身不具备平行偏差或角向偏差的可调余量。

只有在止口配合存在间隙时（或部分P型法兰设计无止口配合的情况下），才可通过在水平面内移动驱动机，实现轴系找正，完成平行偏差调整。显然，若配合间隙过大，将无法定位驱动机的水平位置。工程上通常采用锥销或类似结构来锁定设备的水平（平行）位置。

角向对中与垫片调整

当端面跳动导致两轴间出现过大角度不对中时，必须审慎评估如何校正，甚至需判断是否有必要校正。

最直观的解决方案是在各螺栓位置的配合面间加装垫片，以消除角度不对中。但振动共振是VTP极为常见的故障问题。所有VTP均存在“簧片模态”固有频率，不少泵还存在两个固有频率，一个与泵出口方向一致，另一个与之垂直。

在泵与驱动机配合面间加装垫片会降低连接刚度，使该簧片型固有频率下移。若固有频率改变后恰好与激振力频率重合（通常为轴转动频率及其倍频，即1倍频或2倍频），则会引发共振并产生剧烈振动。

若已知设备工作转速高于固有频率，加垫片一般不会引发共振问题；若工作转速低于固有频率，加垫片则存在较高风险；若固有频率未知，加垫片同样存在风险。可通过简易敲击试验对立式涡轮泵的簧片型固有频率进行评估。

对中调整策略

若决定通过在驱动端加装垫片的方式校正角向不对中，需注意此举会改变径向不对中状态。操作顺序应为先校正角向不对中，再调整径向不对中。图2展示了VTP对中过程中的部分测量方法及相关数据。

如前所述，也可选择不对角向不对中进行校正。同时需注意，法兰止口配合结构可能不具备径向调整余量。考虑到上述因素，同等偏差量下，轴系间的径向不对中所产生的轴系应力远大于角向不对中。与弹性联轴器不同，刚性联轴器无法补偿轴端短间距内存在的径向偏差；而角向不对中产生的应力可由泵上端轴承与驱动端下端轴承之间的跨距分散承载。

实际上，若可通过加装垫片调整，但因止口配合无间隙而无法实现径向调整，即便会增大角向不对中量，采用垫片优化角向偏差以改善径向对中效果，往往更为有利。

图2：VTP轴对中数据（图片由Turvac公司提供）

当无法实现正确对中时

实际工况中，时常出现径向与角向偏差均无法校正至理想对中状态的情况。此类问题多源于法兰存在过大同轴度偏差及/或端面跳动。解决方案是检测并确定跳动过大的部位，并对问题表面进行重新机加工。这是一项既昂贵又耗时的修复工作。重视设备可靠性的企业（轴对中是其中关键环节），通常会在设备采购或维修技术要求中，提前对该类问题做出明确约束。

测量难点

在VTP轴系对中的评估与调整之外，实际轴系对中测量本身也存在诸多难点。由于泵轴由驱动装置支承，两轴脱开后泵轴无法独立旋转。而规范的轴系对中流程要求两根轴均可转动。若泵轴无法脱离驱动装置单独旋转，则无法测量泵轴跳动量。若泵轴本身存在跳动，而驱动轴按该泵轴进行对中，则最终对中偏差将等同于泵轴的跳动量。考虑到VTP轴细长的结构特点，轴跳动现象较为常见。

另一问题是泵轴轴承存在间隙，其间隙量相对于严格的轴系对中公差而言可能相当显著。部分技术人员采用特制工装支承泵轴，使其在轴承中保持居中，以此解决上述问题。此类工装尚无统一标准，也无商品化产品，但ANSI / ASA S2.75-2021《轴系对中方法 第 3 部分》标准附录中收录了若干相关方法说明。

VTP轴系对中与常规卧式设备差异显著。若法兰形位精度合格且轴系笔直，对中将是一项简单的工作；若不具备理想工况，则充分考虑本文讨论的各项要点，可使对中任务更易于处理。