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[摘 要]在离心泵运转过程中,难免会出现各种各样的故障。因而,如何对发生的故障进行及时准确的判断处理,提高泵运转的可靠性和效率,是保证生产平稳运行的重要手段。
[关键词]离心泵;故障分析;处理
中图分类号:P58 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)47-0262-01
1 引言
泵在通用机械中应用数量仅次于电动机而居于第二位,广泛用于电力生产、城市给排水、石油化工、冶金矿山、船舶工业等领域。离心泵由于采用了离心泵原理进行设计和制造,具有结构简单、维护保养方便等优点,目前在各个行业和部门应用最为广泛。
2 离心泵工作原理
离心泵主要由泵壳、叶轮、轴、轴封及密封环等组成。一般离心泵启动前泵壳内要灌满液体,当原动机带动泵轴和叶轮旋转时,液体便随叶轮作圆周运动,与此同時在离心力的作用下自叶轮中心向外周抛出,液体从叶轮获得了压力能和速度能。当液体流经蜗壳到排液口时,部分速度能将转变为静压力能。在液体自叶轮抛出时,叶轮中心部分造成低压区,与吸入液面的压力形成压力差,于是液体不断地被吸入,并以一定的压力排出。
3 离心泵的主要零部件
(1)泵壳
泵壳分轴向剖分式和径向剖分式两种。大多数单级泵的壳体都是蜗壳式,多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。
(2)叶轮
叶轮是唯一的作功部件,泵通过叶轮对液体作功。叶轮分为闭式、开式、半开式三种。闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成,开式叶轮只有叶片,无前后盖板;半开式叶轮由叶片和后盖板组成。闭式叶轮效率较高,开式叶轮则效率较低。
(3)密封环
密封环的作用是防止泵发生泄漏(内泄漏和外泄漏)。由耐磨材料制成的密封环安装在叶轮前后盖板和泵壳上,磨损后可以更换。
(4)轴和轴承
泵轴一端固定叶轮,一端安装联轴器。根据泵的大小,轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。
(5)轴封
轴封一般分机械密封和填料密封两种。
4 离心泵常见故障分析与处理方法
4.1 泵振动大或有异常声响
4.1.1 机械原因产生振动
在机械原因产生的振动中,转子质量不平衡是其中最常见的原因之一。另外机组中心不正、联轴器不对正、支撑部件缺陷、润滑不正常等原因都会产生振动。
(1)由转子质量不均匀所引起的振动。其特点是在两轴承处发生较大振动,当转速上升接近额定值时,振幅增加很快。离心泵的叶轮或轴等转动零件经过长时间运转后,由于磨损、腐蚀以及局部损坏或异物堵塞等原因,都可造成转子质量不平衡。处理方法:更换转动部件,重新做动平衡试验,进行校正,达到平衡即可消除振动。
(2)机组中心不正引起的振动。随负荷增加而加剧,有时还会发生突然的变化。中心不正的原因:机械加工质量不好;安装找正不好;在吸、压水管上承受过载负荷;轴承磨损或前后轴瓦不同心。
(3)联轴器不对正引起的振动。在泵的安装过程中,如联轴器不同心、联轴器对轮的螺栓配合不良、结合面的平行度达不到要求或者由于找正不准确,原动机轴和离心泵轴不在一条直线上,当泵运转时必然引起振动。可能泵开始时不会引起振动,但经过一段时间的运转,地脚螺栓松动、垫板移位或基础下沉等一系列原因使泵中心偏移,这也会引起振动。
(4)当支撑部件有缺陷时,如基础刚性不够、紧固件松动;振动在空负荷时就发生且振幅不稳定。这是由于管路支撑不牢、支架不稳引起振颤。泵的地脚不平稳、基础不坚固造成泵启动时机身振动,或者由于基础太轻、安装不牢固,当泵自身的振动和基础的振动频率一致时,便引起共振,从而形成很强的振动。处理方法:增加支撑部件的牢固性、增大基础的重量和牢固性。
(5)润滑不正常。轴承间隙过大,油膜被破坏时振动值随运转情况的改变而变化,且振动时机件有不正常的抖动与响声。
4.1.2 水力学原因产生振动
(1)汽蚀现象引起的振动。当叶轮吸进的液体有汽泡时,这些汽泡在四周液体压力的作用下会重新凝结、溃灭。当叶轮内产生的小汽泡重新凝结、溃灭后,好似形成了一个空穴。这时周围的液体以极高的速度冲向这个空穴,液体质点相互撞击形成局部水力冲击,使局部压力可达数百大气压。汽泡越大,其凝结溃灭时引起的局部水击压强越大。如果这些汽泡在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点就像无数小弹头一样连续打击在金属表面上,这种水力冲击速度很快,金属表面很快会因疲劳而剥落。若汽泡内还夹杂有某种活泼性气体(如氧气等),它们借助汽泡凝结时放出的热量使局部温度升高到200~300℃,使金属发生电化学腐蚀,加快了金属的破坏速度。这种综合现象称为“汽蚀”。汽蚀会引起泵体剧烈振动,并随之产生噪音。
(2)低于最小流量时发生的振动。离心泵在低于最小设计流量下运行,液体要发生汽化,并产生不稳定工况,流量忽大忽小、压力忽高忽低,不断发生激烈的波动并导致管路的剧烈振动,随之发出喘气一样的噪音。因此离心泵在运行时不应低于设计规定的最小流量。
4.1.3 振动的处理方法及预防措施
离心泵振动的处理方法和预防,除了在泵的设计、安装、管路施工、试车等方面进行严格控制外,还应从以下几个方面考虑:对转子做静平衡试验,有条件时要做动平衡试验,使转子在转动时处于平衡状态;计算离心泵的临界转速,运行时要避开泵的临界转速;长输管道应尽量利用正压进泵,避免泵产生汽蚀;安装时要考虑管路热膨胀对泵的不良影响,必要时管道可装热补偿器消除热应力;泵的基础要有足够的稳定性,以免发生整体共振;地脚螺栓要牢固;应经常检查泵轴是否弯曲、叶轮是否有腐蚀或堵塞、轴承的间隙是否合适、润滑是否充足;要检查电机和泵的联轴器是否同轴,如不同轴要进行调整 4.2离心泵运行后,水无法流出
(1)泵壳内存有空气;(2)底阀锈死,无法打开;(3)离心泵转速过低;(4)吸程过大;(5)水流的进出水管中的阻力损失过大。
解决方法:排除泵壳内空气;底阀除锈或进行维修;调节功率,检查电路,提高离心泵速度;保证使用的离心泵未超过最大允许吸程;尽可能的减少水管长度和水管弯道的数量,减少水流在管中的阻力。
4.3 轴承发热
轴承装配不良。处理方法:按要求检查轴承装配情况,消除不合要求因素;冷却水断路。处理方法:检查、修理;轴承磨损或松动。处理方法:修理轴承或报废。若松动,复紧有关螺栓;泵轴弯曲。处理方法:矫正泵轴:甩油环变形。甩油环不能转动,带不上油。处理方法:更新甩油环;联轴器对由不良或轴向间隙太小。处理方法:检查对中情况和调整轴向间隙。
5 合理配置、安全运行、高效优质
如何合理配置电机水泵的功率,是保证水泵的安全运行,优质高效,降低生产成本的要害,合理配置水泵功率,发挥水泵最佳工作区域的安全运行。
5.1 离心泵设备合理配置重要性
如何确保高效优质,本文采取了一系列措施:(1)调整离心泵设备的合理配置,实行人机最佳组合;(2)加大科技创新,投入资金改造原来陈旧落后的离心泵设备;(3)建立保养和维护离心泵设备制度,制定离心泵大、小修计划;(4)定期检修离心泵设备及系统设备。
5.2 离心泵设备安全运行的可靠性
为了确保离心泵设备安全运行,企业对离心泵设备治理更加规范,每年一次大修,每月一次的二级保养,每日一次的一级保养制度,这些制度,是保证离心泵设备安全运行的各项措施,为了保证安全运行的可靠性,全员职工要进行技术素质的培训,安全操作规程的学习,严格执行各项规程制度,确保离心泵设备运行的可靠性。
5.3 离心泵设备安全运行的经济性
经济性是企业治理的成本,以最安全的运行方式,最佳的调度模式,最低的设备治理成本,来控制企业的经济活动,提高经济效益,在这方面企业已经积累了一定经验。既节约了电耗,又合理地控制了压力,这些方法保证了离心泵设备安全运行的经济性。
6 結语
随着科技的不断发展,离心泵的现代化程度不断提高,这就对操作和检修人员的素质提出了更高要求。其实离心泵的故障因素是多方面的,要作认真的分析,仔细观察各种外在表现出来的现象,由外及内的查找原因,针对具体问题,采用合理的解决办法,对症下药,才能保证离心泵的长周期运行,为企业生产提供有力保障。
作者简介:
贺雄(1986-),陕西神木人,2007年毕业于西安航空职业技术学院机电一体化专业,研究方向为矿用潜污水泵的使用与维修管理。
[关键词]离心泵;故障分析;处理
中图分类号:P58 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)47-0262-01
1 引言
泵在通用机械中应用数量仅次于电动机而居于第二位,广泛用于电力生产、城市给排水、石油化工、冶金矿山、船舶工业等领域。离心泵由于采用了离心泵原理进行设计和制造,具有结构简单、维护保养方便等优点,目前在各个行业和部门应用最为广泛。
2 离心泵工作原理
离心泵主要由泵壳、叶轮、轴、轴封及密封环等组成。一般离心泵启动前泵壳内要灌满液体,当原动机带动泵轴和叶轮旋转时,液体便随叶轮作圆周运动,与此同時在离心力的作用下自叶轮中心向外周抛出,液体从叶轮获得了压力能和速度能。当液体流经蜗壳到排液口时,部分速度能将转变为静压力能。在液体自叶轮抛出时,叶轮中心部分造成低压区,与吸入液面的压力形成压力差,于是液体不断地被吸入,并以一定的压力排出。
3 离心泵的主要零部件
(1)泵壳
泵壳分轴向剖分式和径向剖分式两种。大多数单级泵的壳体都是蜗壳式,多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。
(2)叶轮
叶轮是唯一的作功部件,泵通过叶轮对液体作功。叶轮分为闭式、开式、半开式三种。闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成,开式叶轮只有叶片,无前后盖板;半开式叶轮由叶片和后盖板组成。闭式叶轮效率较高,开式叶轮则效率较低。
(3)密封环
密封环的作用是防止泵发生泄漏(内泄漏和外泄漏)。由耐磨材料制成的密封环安装在叶轮前后盖板和泵壳上,磨损后可以更换。
(4)轴和轴承
泵轴一端固定叶轮,一端安装联轴器。根据泵的大小,轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。
(5)轴封
轴封一般分机械密封和填料密封两种。
4 离心泵常见故障分析与处理方法
4.1 泵振动大或有异常声响
4.1.1 机械原因产生振动
在机械原因产生的振动中,转子质量不平衡是其中最常见的原因之一。另外机组中心不正、联轴器不对正、支撑部件缺陷、润滑不正常等原因都会产生振动。
(1)由转子质量不均匀所引起的振动。其特点是在两轴承处发生较大振动,当转速上升接近额定值时,振幅增加很快。离心泵的叶轮或轴等转动零件经过长时间运转后,由于磨损、腐蚀以及局部损坏或异物堵塞等原因,都可造成转子质量不平衡。处理方法:更换转动部件,重新做动平衡试验,进行校正,达到平衡即可消除振动。
(2)机组中心不正引起的振动。随负荷增加而加剧,有时还会发生突然的变化。中心不正的原因:机械加工质量不好;安装找正不好;在吸、压水管上承受过载负荷;轴承磨损或前后轴瓦不同心。
(3)联轴器不对正引起的振动。在泵的安装过程中,如联轴器不同心、联轴器对轮的螺栓配合不良、结合面的平行度达不到要求或者由于找正不准确,原动机轴和离心泵轴不在一条直线上,当泵运转时必然引起振动。可能泵开始时不会引起振动,但经过一段时间的运转,地脚螺栓松动、垫板移位或基础下沉等一系列原因使泵中心偏移,这也会引起振动。
(4)当支撑部件有缺陷时,如基础刚性不够、紧固件松动;振动在空负荷时就发生且振幅不稳定。这是由于管路支撑不牢、支架不稳引起振颤。泵的地脚不平稳、基础不坚固造成泵启动时机身振动,或者由于基础太轻、安装不牢固,当泵自身的振动和基础的振动频率一致时,便引起共振,从而形成很强的振动。处理方法:增加支撑部件的牢固性、增大基础的重量和牢固性。
(5)润滑不正常。轴承间隙过大,油膜被破坏时振动值随运转情况的改变而变化,且振动时机件有不正常的抖动与响声。
4.1.2 水力学原因产生振动
(1)汽蚀现象引起的振动。当叶轮吸进的液体有汽泡时,这些汽泡在四周液体压力的作用下会重新凝结、溃灭。当叶轮内产生的小汽泡重新凝结、溃灭后,好似形成了一个空穴。这时周围的液体以极高的速度冲向这个空穴,液体质点相互撞击形成局部水力冲击,使局部压力可达数百大气压。汽泡越大,其凝结溃灭时引起的局部水击压强越大。如果这些汽泡在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点就像无数小弹头一样连续打击在金属表面上,这种水力冲击速度很快,金属表面很快会因疲劳而剥落。若汽泡内还夹杂有某种活泼性气体(如氧气等),它们借助汽泡凝结时放出的热量使局部温度升高到200~300℃,使金属发生电化学腐蚀,加快了金属的破坏速度。这种综合现象称为“汽蚀”。汽蚀会引起泵体剧烈振动,并随之产生噪音。
(2)低于最小流量时发生的振动。离心泵在低于最小设计流量下运行,液体要发生汽化,并产生不稳定工况,流量忽大忽小、压力忽高忽低,不断发生激烈的波动并导致管路的剧烈振动,随之发出喘气一样的噪音。因此离心泵在运行时不应低于设计规定的最小流量。
4.1.3 振动的处理方法及预防措施
离心泵振动的处理方法和预防,除了在泵的设计、安装、管路施工、试车等方面进行严格控制外,还应从以下几个方面考虑:对转子做静平衡试验,有条件时要做动平衡试验,使转子在转动时处于平衡状态;计算离心泵的临界转速,运行时要避开泵的临界转速;长输管道应尽量利用正压进泵,避免泵产生汽蚀;安装时要考虑管路热膨胀对泵的不良影响,必要时管道可装热补偿器消除热应力;泵的基础要有足够的稳定性,以免发生整体共振;地脚螺栓要牢固;应经常检查泵轴是否弯曲、叶轮是否有腐蚀或堵塞、轴承的间隙是否合适、润滑是否充足;要检查电机和泵的联轴器是否同轴,如不同轴要进行调整 4.2离心泵运行后,水无法流出
(1)泵壳内存有空气;(2)底阀锈死,无法打开;(3)离心泵转速过低;(4)吸程过大;(5)水流的进出水管中的阻力损失过大。
解决方法:排除泵壳内空气;底阀除锈或进行维修;调节功率,检查电路,提高离心泵速度;保证使用的离心泵未超过最大允许吸程;尽可能的减少水管长度和水管弯道的数量,减少水流在管中的阻力。
4.3 轴承发热
轴承装配不良。处理方法:按要求检查轴承装配情况,消除不合要求因素;冷却水断路。处理方法:检查、修理;轴承磨损或松动。处理方法:修理轴承或报废。若松动,复紧有关螺栓;泵轴弯曲。处理方法:矫正泵轴:甩油环变形。甩油环不能转动,带不上油。处理方法:更新甩油环;联轴器对由不良或轴向间隙太小。处理方法:检查对中情况和调整轴向间隙。
5 合理配置、安全运行、高效优质
如何合理配置电机水泵的功率,是保证水泵的安全运行,优质高效,降低生产成本的要害,合理配置水泵功率,发挥水泵最佳工作区域的安全运行。
5.1 离心泵设备合理配置重要性
如何确保高效优质,本文采取了一系列措施:(1)调整离心泵设备的合理配置,实行人机最佳组合;(2)加大科技创新,投入资金改造原来陈旧落后的离心泵设备;(3)建立保养和维护离心泵设备制度,制定离心泵大、小修计划;(4)定期检修离心泵设备及系统设备。
5.2 离心泵设备安全运行的可靠性
为了确保离心泵设备安全运行,企业对离心泵设备治理更加规范,每年一次大修,每月一次的二级保养,每日一次的一级保养制度,这些制度,是保证离心泵设备安全运行的各项措施,为了保证安全运行的可靠性,全员职工要进行技术素质的培训,安全操作规程的学习,严格执行各项规程制度,确保离心泵设备运行的可靠性。
5.3 离心泵设备安全运行的经济性
经济性是企业治理的成本,以最安全的运行方式,最佳的调度模式,最低的设备治理成本,来控制企业的经济活动,提高经济效益,在这方面企业已经积累了一定经验。既节约了电耗,又合理地控制了压力,这些方法保证了离心泵设备安全运行的经济性。
6 結语
随着科技的不断发展,离心泵的现代化程度不断提高,这就对操作和检修人员的素质提出了更高要求。其实离心泵的故障因素是多方面的,要作认真的分析,仔细观察各种外在表现出来的现象,由外及内的查找原因,针对具体问题,采用合理的解决办法,对症下药,才能保证离心泵的长周期运行,为企业生产提供有力保障。
作者简介:
贺雄(1986-),陕西神木人,2007年毕业于西安航空职业技术学院机电一体化专业,研究方向为矿用潜污水泵的使用与维修管理。