淺析離心泵振動(dòng)故障分析、排查與檢修處理

蘇猛

摘要：離心泵作為工業(yè)領(lǐng)域常見(jiàn)的基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)備，主要是利用高速旋轉(zhuǎn)所形成的離心力達(dá)到輸送液體的目的。如果離心泵發(fā)生故障將直接影響到液體的正常輸送，甚至液體發(fā)生泄漏，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)安全事件，為此有必要對(duì)離心泵故障進(jìn)行有效的防控。振動(dòng)故障是引發(fā)離心泵故障的常見(jiàn)原因，本文就離心泵振動(dòng)故障與排查措施進(jìn)行論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：離心泵;振動(dòng)故障;排查

離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，在諸多領(lǐng)域都得到了大量的應(yīng)用，如冶金、工業(yè)、航天、航海、城市給排水等領(lǐng)域。由于離心泵的應(yīng)用越來(lái)越普遍，日常維護(hù)與故障診斷成為離心泵日常運(yùn)維中的重點(diǎn)內(nèi)容。其中，振動(dòng)故障屬于離心泵日常運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，可損害離心泵零部件、造成流體泄露、設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定等。而造成振動(dòng)故障的原因有很多，因此需要仔細(xì)排查找到故障原因，才能對(duì)癥解決。

1、離心泵工作原理

盡管離心泵有多種類型，其具體結(jié)構(gòu)用途也是不同的，但是其基本工作原理與重點(diǎn)部件是大致相同的。該設(shè)備是基于離心力原理制作的，驅(qū)動(dòng)電機(jī)利用泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)而形成離心力[1]。通過(guò)離心力液體順著葉片流道進(jìn)入葉輪出口，通過(guò)泵體收集再輸送至排出管。與此同時(shí)，液體從葉輪得到能量，自身的動(dòng)能與靜壓力都會(huì)變大，促使液體向工作地點(diǎn)流動(dòng)。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)吸入口處就會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，而葉輪中心部位與貯液槽之間就會(huì)有壓差形成，在壓差影響下液體就會(huì)不斷被壓入葉輪吸入口中，然后不斷被甩出，從而實(shí)現(xiàn)流體的持續(xù)性輸送。

2、離心泵振動(dòng)故障分析

2.1轉(zhuǎn)子不平衡引發(fā)的振動(dòng)

（1）轉(zhuǎn)子不平衡原因

轉(zhuǎn)子作為離心泵的重點(diǎn)構(gòu)成部件，由葉輪、泵軸、導(dǎo)葉片等零部件組成。造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因有很多，一種是機(jī)組中心度調(diào)整不合理，軸瓦間隙偏大或緊力偏小;一種是泵站級(jí)間匹配度不好，低水位運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生竄動(dòng);還有一種是葉輪葉片槽道寬度較小被木塊或雜物卡住導(dǎo)致振動(dòng)。這種故障通常在泵體上出現(xiàn)，也可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)生被動(dòng)振動(dòng)[2]。如此，將大幅降低離心泵的工作效率，而且振動(dòng)故障的聲音偏小，不易被人察覺(jué)，通常被發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)較晚，機(jī)封、軸承已受到較大的影響。

（2）排查方法

轉(zhuǎn)子葉輪脫落或磨損是造成轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的常見(jiàn)原因。在日常工作中離心泵的作用主要是輸送流體，而流體長(zhǎng)時(shí)間沖刷葉輪就容易造成葉片磨損。另外，流體中包括不少固體物質(zhì)，也會(huì)加重對(duì)葉輪葉片的破壞程度。因此，需定期檢驗(yàn)離心泵，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)受損的葉輪，盡快加以更換。氣蝕現(xiàn)象在離心泵中也可能發(fā)生，這種現(xiàn)象也會(huì)破壞葉片，嚴(yán)重的可導(dǎo)致葉片穿孔、脫落、腐蝕，從而導(dǎo)致離心泵不平衡[3]。若轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲可能引起泵體與葉輪之間碰撞摩擦，進(jìn)而影響到離心泵的正常運(yùn)行，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致離心泵故障。

2.2軸承磨損引發(fā)的振動(dòng)

（1）軸承磨損原因

造成離心泵振動(dòng)故障的一個(gè)常見(jiàn)原因就是軸承磨損問(wèn)題。以立式離心泵為例，軸承磨損將使內(nèi)外套之間的間距逐步增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漸漸偏離軌道，進(jìn)而引起離心泵振動(dòng)。如果離心泵配備的是滑動(dòng)軸承，當(dāng)瓦蓋間的壓力過(guò)高或軸瓦頂部間隔非常大時(shí)都容易讓轉(zhuǎn)子振動(dòng)明顯;若軸瓦未達(dá)到相應(yīng)的要求則會(huì)導(dǎo)致干摩擦，從而導(dǎo)致離心泵振動(dòng)[4]。由軸承磨損引發(fā)的離心泵振動(dòng)故障，其振動(dòng)特點(diǎn)非常復(fù)雜，需經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查才能找到原因。有的是驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端引發(fā)的問(wèn)題，有的是單側(cè)磨損造成的，因此，必須對(duì)相應(yīng)的故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)才能排除故障。

（2）排查方法

由軸承磨損引發(fā)的離心泵振動(dòng)故障的常見(jiàn)表現(xiàn)形式包括振動(dòng)與發(fā)熱兩種。而軸承磨損的原因較為復(fù)雜，常見(jiàn)的有軸承間缺少潤(rùn)滑油，離心泵超負(fù)荷工作，軸承工作時(shí)間超出使用壽命，不合理裝配軸承，從而造成軸承之間的磨損問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，最終引發(fā)離心泵故障。因此，排查時(shí)重點(diǎn)是檢測(cè)導(dǎo)致故障的原因，為軸承添加潤(rùn)滑油，改善軸承間的潤(rùn)滑度。在抹潤(rùn)滑油之前需檢查潤(rùn)滑油內(nèi)有無(wú)雜質(zhì)。對(duì)確定已經(jīng)壞了或超出使用期限的軸承應(yīng)予以更換。另外，對(duì)故障排查工作要做好記錄，為日后的維護(hù)提供依據(jù)。

2.3氣蝕問(wèn)題引發(fā)的振動(dòng)

（1）氣蝕原因

離心泵在工作過(guò)程中液體壓強(qiáng)會(huì)從泵吸入口向葉輪入口逐步降低，葉片入口周邊K處的壓強(qiáng)最小，之后葉輪對(duì)液體做功，壓強(qiáng)會(huì)迅速增高。若被輸送液體溫度下的飽和蒸氣壓≥K處的最小壓強(qiáng)，有的液體就會(huì)氣化，有氣泡形成，而且之前溶于液體內(nèi)的部分活潑氣體也會(huì)逸出，出現(xiàn)氣泡，如氧氣。同時(shí)，這些氣泡會(huì)隨著液體進(jìn)入泵的葉片間的流道向外緣方向流動(dòng)，液體壓強(qiáng)逐步增大，氣泡又會(huì)被壓強(qiáng)凝結(jié)消失。而氣泡凝結(jié)的一瞬間，氣泡原來(lái)所在空間將受到周邊液體高速?zèng)_擊產(chǎn)生的較大壓力，沖擊頻率可達(dá)到1秒幾萬(wàn)次。特別是葉片表面周圍有氣泡凝結(jié)時(shí)大量液體質(zhì)點(diǎn)就會(huì)錘擊葉片，如細(xì)小的高頻率水[5]。另外，氣泡中如氧氣這樣的活潑氣體容易與金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致葉輪表面被損壞，表現(xiàn)為海綿狀或蜂窩狀，這就被稱為“氣蝕”。當(dāng)這一現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)泵體就會(huì)振動(dòng)，有噪音，而且泵的揚(yáng)程、流量及運(yùn)行效率都會(huì)大幅下降，導(dǎo)致泵出現(xiàn)故障。

（2）排查方法

在安裝離心泵的過(guò)程中需將吸水管路、進(jìn)水口縮短，并將彎頭與閥門(mén)的數(shù)量減少。在離心泵運(yùn)行時(shí)要注意不能長(zhǎng)時(shí)間大流量運(yùn)輸?？蛇x擇雙吸泵來(lái)降低進(jìn)口的流速。另外，可將葉輪葉片采用耐氣蝕的材料制作，從而減輕氣蝕造成的危害。

3、結(jié)語(yǔ)

總之，離心泵作為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中常見(jiàn)的生產(chǎn)設(shè)備，必須做好日常的維護(hù)與保養(yǎng)管理，確保設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，要做好振動(dòng)故障的排查分析，對(duì)引發(fā)振動(dòng)故障的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，找到合適的故障處理方法，及時(shí)排除離心泵振動(dòng)故障。同時(shí)，要做好檢修記錄，便于日后設(shè)備維護(hù)工作的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]夏智富，李秀偉，丁貴濤.高速離心泵振動(dòng)故障診斷與分析[J].煉油與化工，2010，（5）：28-30.

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