離心泵的故障分析

謝雷振　王靜　孫滕

摘要：離心泵廣泛應(yīng)用于煉化、采油、電力、冶金等行業(yè)中，它運(yùn)行狀態(tài)的好壞，直接影響環(huán)保和生產(chǎn)等安全工作，加強(qiáng)對(duì)其維護(hù)與管理，防止設(shè)備發(fā)生事故，具有十分重要的意義。隨著工業(yè)的發(fā)展，新時(shí)期對(duì)設(shè)備的檢、維修工作提出了更為嚴(yán)格的要求。

關(guān)鍵詞：離心泵；故障診斷；設(shè)備維護(hù)

引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷更新，機(jī)械設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。離心泵作為一種重要的機(jī)械設(shè)備，一直以來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的，分別是：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)，填料函。離心泵工作室，其高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片將帶動(dòng)水轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷的將水甩出，達(dá)到輸送的目的。正是由于離心泵的重要性，其一旦產(chǎn)生故障，輕者造成設(shè)備性能的弱化，重者將造成災(zāi)難性的后果。為此，對(duì)離心泵的故障診斷就顯得尤為重要。從目前的設(shè)備故障診斷來(lái)看，很多企業(yè)依然沿襲舊有的定期以及計(jì)劃維修方法，這種方法造成維修工作的盲目性，很多設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題卻依然被反復(fù)拆卸，造成機(jī)械性能往往不理想，甚至低于檢修前，而且造成時(shí)間以及資金的無(wú)效投入。下面本文結(jié)合離心泵，對(duì)其產(chǎn)生故障的類型以及診斷方法進(jìn)行了探討。

一、離心泵的管理措施

對(duì)離心泵的潤(rùn)滑執(zhí)行“五定”、“三過(guò)濾”潤(rùn)滑管理制度。五定即定點(diǎn)、定質(zhì)、定量、定期、定人，三過(guò)濾即入庫(kù)過(guò)濾、發(fā)放過(guò)濾、加油過(guò)濾，并確保制度的執(zhí)行；制定停運(yùn)超過(guò)24小時(shí)離心泵盤泵制度方法是在泵軸上做不同顏色的標(biāo)識(shí)，每天停運(yùn)泵盤成規(guī)定顏色；實(shí)行以可靠性為中心的維修（RCM）管理辦法，定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理。

二、離心泵工作原理

離心泵在工作時(shí)，依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得能量以提高了壓強(qiáng)。當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使介質(zhì)很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的 中心部分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。

三常見(jiàn)故障原因分析

3.1 機(jī)械密封失效原因

機(jī)械密封失效的原因主要有彈性元件失效、動(dòng)靜環(huán)失效、密封圈失效。

3.1.1 彈性元件失效

彈性元件的失效又分為斷裂和失彈。斷裂是因?yàn)楸瞄L(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，出現(xiàn)抽空和大幅振動(dòng)的情況較多，彈性元件在長(zhǎng)期交變載荷的作用下而產(chǎn)生疲勞，出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。造成斷裂的其他原因有可能是焊接不牢固或者相關(guān)熱處理不合理造成的，對(duì)于此類問(wèn)題多進(jìn)行彈性元件更換，查找泵抽空和震動(dòng)的原因進(jìn)行消除。失彈主要是因?yàn)楦邷丨h(huán)境中形成，有部分因?yàn)樵g隙的結(jié)垢造成，可以通過(guò)封油沖洗以及軟化水方法來(lái)解決；另一種是彈性元件在高溫下因彈性元件材質(zhì)、焊接工藝及焊接后的熱處理等問(wèn)題而形成的失彈，解決此類問(wèn)題可以通過(guò)彈性元件的材質(zhì)和波形設(shè)計(jì)改善來(lái)解決，如選用耐高溫、耐腐蝕的合金材料。

3.1.2 動(dòng)靜環(huán)失效

動(dòng)靜環(huán)失效的原因其一是在高溫介質(zhì)下，密封環(huán)的鑲嵌結(jié)垢形成松動(dòng)和脫落，這種失效通?？梢圆捎谜w結(jié)構(gòu)和堆焊硬質(zhì)合金來(lái)解決，如果因摩擦副配對(duì)而無(wú)法改變鑲嵌結(jié)構(gòu)時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量、密封膠無(wú)機(jī)粘接或是改善環(huán)座材料，裝配前還需做好缺陷和松動(dòng)的檢查。其二，動(dòng)在泵過(guò)快預(yù)熱中產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)中泄漏發(fā)生，在泵出現(xiàn)抽空和振動(dòng)等情況過(guò)多后，動(dòng)靜環(huán)的石墨環(huán)會(huì)出現(xiàn)脫離而造成破碎，形成軸封的失效。其三、泵的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下彈性元件壓縮比過(guò)大以及端面間壓力過(guò)大造成摩擦副靜環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損而導(dǎo)致失效。

3.1.3 密封圈失效

密封圈失效的原因可能是老化和嵌入溝槽造成。密封圈的材質(zhì)如果與介質(zhì)不適當(dāng)，就容易產(chǎn)生體積膨脹而出現(xiàn)過(guò)多的摩擦熱，加速材料老化，一般在中、高溫介質(zhì)中采用氟橡膠等耐熱材料可以得到有效解決。在密封圈遇冷時(shí)會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的硬化，這也會(huì)出現(xiàn)斷裂，這種硬化會(huì)在溫度恢復(fù)后恢復(fù)，對(duì)特殊環(huán)境使用就需要選擇耐寒材料。另外由于密封圈屬于易損件，保存過(guò)程中應(yīng)盡量避免陽(yáng)光直射和高溫，放置在防潮袋中，在陰涼處存放。

3.2 電機(jī)類故障

3.2.1 轉(zhuǎn)子類不平衡故障

泵的轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心、轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺失而造成的故障一般稱為轉(zhuǎn)子的不平衡，這種故障在旋轉(zhuǎn)類機(jī)械較為常見(jiàn)。通常是設(shè)備的一個(gè)轉(zhuǎn)子為一根軸與幾個(gè)輪盤組成的，輪盤上都可能存在質(zhì)量的偏心，對(duì)于兩個(gè)及以上的輪盤有可能將多質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量偏心合成一個(gè)或者多個(gè)矢量，造成轉(zhuǎn)子的不平衡類問(wèn)題或造成偶不平衡型平衡類問(wèn)題，以及力與偶負(fù)荷型不平衡問(wèn)題。

3.2.2 偏心轉(zhuǎn)子故障

定子與轉(zhuǎn)子之間由于不同心產(chǎn)生的故障被稱作偏心。當(dāng)泵存在幾何偏心時(shí)，除了將有一介頻率震動(dòng)外，有可能還會(huì)由流體不平衡造成的葉輪葉片通過(guò)頻率倍頻的振動(dòng)。有偏心造成的激振力與負(fù)荷有關(guān)，而與轉(zhuǎn)速?zèng)]有直接關(guān)系，所以，對(duì)偏心故障的診斷，一般需要改變負(fù)荷情況，進(jìn)行對(duì)比測(cè)試才能肯定。

3.3 聲音異?；蛘饎?dòng)過(guò)大

泵在正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)機(jī)組應(yīng)平穩(wěn)，聲音應(yīng)當(dāng)正常。如果機(jī)組有雜音或異常振動(dòng)，則往往是泵故障的先兆，應(yīng)立即停機(jī)檢查，排除隱患。泵機(jī)組振動(dòng)的原因很復(fù)雜，從引發(fā)振動(dòng)的起因看主要有機(jī)械、水力等方面。

機(jī)械方面：1）葉輪平衡未校準(zhǔn)，當(dāng)即刻校正；2）泵軸與電動(dòng)機(jī)軸不同心，當(dāng)校正；3）基礎(chǔ)不堅(jiān)固，臂路支架不牢，或地腳螺栓松動(dòng)；4）泵或電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡。

水力方面：1）吸程過(guò)大，葉輪進(jìn)口產(chǎn)生汽蝕；水流經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)在低壓區(qū)出現(xiàn)氣泡，到高壓區(qū)汽泡潰滅，產(chǎn)生撞擊引起振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)降低泵的安裝高度；2）泵在非設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行，流量過(guò)大或過(guò)小，會(huì)引起泵的壓力變化或壓力脈動(dòng)；3）泵吸入異物，堵塞或損壞葉輪，應(yīng)停機(jī)清理。4）進(jìn)油池形狀不合理、龍其是當(dāng)幾臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)油管路布置不當(dāng)，出現(xiàn)漩渦使泵吸入條件變壞。共振引起的振動(dòng)，主要是轉(zhuǎn)子的固有頻率和泵的轉(zhuǎn)速一致時(shí)產(chǎn)生，應(yīng)針對(duì)以上故障原因，做出判斷后采取相應(yīng)的辦法解決。

四、故障預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)員工的責(zé)任心的培養(yǎng)，加大技能安全培訓(xùn)，上崗員工必須經(jīng)常進(jìn)行培訓(xùn)，做到技術(shù)嫻熟保證離心泵的潤(rùn)滑良好。

（2）加強(qiáng)制度的檢查與落實(shí)。

（3）流量變化平緩，一般不做快速大幅度調(diào)整。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕違章操作和野蠻操作。

（5）操作工做好運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)分析處理，不能解決的做好上報(bào)工作。

（6）定期清理泵入口過(guò)濾器。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之，離心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件眾多，在其運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生各種故障，有的故障突發(fā)性的，有的是隨機(jī)性的。有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)集中故障。針對(duì)此情形，需要我們不斷加強(qiáng)對(duì)離心泵故障產(chǎn)生與診斷的研究，利用新興的電子技術(shù)，對(duì)故障機(jī)理和特征做更深入的研究，從而不斷找出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，在此過(guò)程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，從而提高離心泵的運(yùn)行效果，為企業(yè)生產(chǎn)保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁小宏，屈梁生.機(jī)器振動(dòng)診斷中信號(hào)處理方法的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào).2001（07）

[2]黃啟明，錢宇，林偉璐，李秀喜.化工過(guò)程故障診斷研究進(jìn)展[J].化工自動(dòng)化及儀表.2000（03）

[3]王琳.機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)的常用方法及其發(fā)展趨勢(shì)[J].武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2000（03）

[4]牛明忠等編著.設(shè)備故障的振動(dòng)識(shí)別方法與實(shí)例[M].冶金工業(yè)出版社，1995

[5]陳克興，李川奇主編，黃天桂等編寫.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[M].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1991