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当小型卧式离心泵结构及常见缺陷处理

发布时间:2021-09-15 01:07:56 阅读: 来源:开袋机厂家

小型卧式离心泵结构及常见缺陷处理

三相异步电动机通过联轴器带动泵转子顺时针高速旋转,泵内介质在叶轮的带动下也随之高速旋转,并产生强大的离心力,使叶轮中心形成真空。此时,液面压强大于叶轮中心压强,出现压强差,在压强差的推动下,介质将被吸入叶轮中心,并通过强大的离心力实现介质的不断吸入与输出。

故障发生频率比较高的主要有机械密封泄漏、机械密封处有结晶、轴承温度高、轴承异音、泵振动超标、泵出口压力异常等。下面将对常见故障进行归类,并重点从机械密封异常、轴承异常、振动异常、出口压力异常四个方面进行故障分析说明。

机械密封异常

机械密封是水泵非常重要且非常精密的零部件之一,它的好坏将直接影响到水泵的可用性及系统的可靠性。机械密封主要由机封动环、机封静环、O型密封圈、弹簧、锁紧螺钉等零部件组成,如图所示。

一、机封动静环引起的泄漏

1、机械密封动静环磨损所致。

工程上小型卧式离心泵机械密封动静环多为石墨材质加工研磨而成。泵在运行时,机封动环和机封静环结合面将会形成一层水膜,如果泵腔输送的介质或机械密封冷却水夹杂着固体颗粒,将会对机封动静环产生剧烈磨损,当动静环磨损至不能自行进行修复补偿,泵腔内的介质将会从动静环剧烈磨损产生的缝隙中泄漏致泵腔外面。

2、机械密封动静环自身缺陷所致。

小型卧式离心泵在预防性维修或日常消缺工作中,可能会对机械密封进行整体更换。所更换的机械密封均为提前采购,并由专门的仓储管理部门进行管理,每一批新到货的机械密封均需由专业人员参与验货,避免机械密封在出厂时存在缺陷及运输途中造成损坏。当使用人员领取新机械密确保夹紧单元和测试板固定在此位置封时,需打开包装进行再次检查,确认机械密封动静环无划痕、破损等缺陷方能使用。

3、泵腔内的介质产生结晶所致。

小型卧式离心泵输送的介质主要有硼酸、盐酸、海水等,但由于这些液体固有的特性,很容易形成细小的结晶体。如果结晶体产生在机封动静环结合面上,将会在产生结晶体的位置将动静环结合面撑开,形成漏点。

4、机械密封冷却水不足导致机械密封动静环高温烧毁所致。

小型卧式离心泵所用的机械密封分为单机械密封和双机械密封,均需从泵腔出口或外界引入机械密封冷却水,并从图1所示的零部件10进入机封室对机械密封进行冷却润滑。如果机械密封冷却水流量不够,或泵腔气体未排净,泵运行中将气体压缩并挤压至机封室,使机械密封冷却水无法正常流入,将会导致机械密封得不到足够的冷却润滑,至机械密封高温烧毁并泄漏。

二、机封O型密封圈引起的泄漏

机械密封除了机封动静环起着决定性的密封作用外,O型密封圈的密封性能也不容忽视。一般因O型密封圈导致泄漏的原因主要为O型密封圈失效、漏装、错装、选型错误(过细)等。

三、机封弹簧引起的泄漏

1、机封弹簧压缩量不均匀所致。

小型卧式离心泵机械密封共对称分布8根同型号的机封弹簧,主2.购买瓦楞纸板加工的后道加工型企业要承担着调整机械密封压缩量的作用。但弹簧之间可能会有微量的差异,致使弹簧高低不平,或者由于机械密封存放时间过长,致使机封弹簧灵敏度下降,造成机械密封压缩量不均匀泄漏,所以维修人员在装机械密封时要对弹簧进行检查。

2、机封弹簧压缩量过小所致。

机械密封在装配时,需要满足一定的压缩量,一般为L±0.5mm,如果装配时测量不准,压缩量留得过小将会导致机械密封泄漏。

再一种很常见的情况就是启泵时机械密封出现泄漏,这也与机封弹簧压缩量有关系。如图3所示,为两种不同型号的小型卧式离心泵性能曲线图,主要包含Q-H、Q-N、Q-η,从曲线可以看出,当流量Q=0时,效率η=0,功率N为最小值,扬程H为最大值,所以田湾核电站小型卧式离心泵都是采用的闭阀启动,避免功率过大将三相异步电动机烧毁。而扬程H为最大值的时候,指向泵入口方向的力F也是最大值,泵转子向入口方向的窜动量也会达到最大值,如果机封弹簧压缩量留得过小,此时可能得不到有效补偿,从而造成机械密封泄漏,但这种情况一般在泵处于正常工况后就将会消除。

小型卧式离心泵轴承组件大部分均采用一端固定、一端游动的组合轴向固定方式,如图所示。即一端的轴承双向定位,能承受径向和较大的轴向载荷,另一端的轴承游动支撑,能承受较大的径向载荷。

轴承异常

一、轴承失效引起的轴承异常

滚动轴承失效的形式主要有三种:疲劳点蚀、塑性变形和磨损。滚动体和套圈滚道在交变接触应力的作用下会发生表面接触疲劳点蚀,这是滚动轴承的主要失效形式;在静载荷或冲击载荷的作用下,滚动体和套圈滚道可能产生塑性变形,出现凹坑,导致摩擦增大;轴承在多灰尘或密封不可靠、润滑不良的条件下工作时,滚动体和套圈滚道易产生磨粒磨损。这三种失效形式均会导致轴承在运转中产生振动和噪声,回转精度降低且工作温度升高,严重情况下将会使轴承丧失正常的工作能力。

二、轴承润滑引起的轴承异常

滚动轴承润滑的主要目的是减少摩擦与磨损,同时起到冷却、吸震、防锈及降低噪音等作用,其常用的润滑剂有润滑油、润滑脂及固体润滑剂。田湾核电站小型卧式离心泵常用的润滑剂为润滑脂(美孚EP3),其特点是不易流失、易于密封、油膜强度高、承载能力强,一次加脂后可以工作相当长的时间。在装填润滑脂时,并不是装得越多越好,但也不能少装。润滑脂装得过多,会引起轴承散热空间减小,从而造成轴承温度升高;如果润滑脂装得过少,则会影响其润滑效果,增大摩擦,也会导致轴承温度升高、甚至会伴随着振动和噪音,影响轴承的正常工作。所以在装填润滑脂时,一般不要超过轴承内空隙的1/3~1/2。

三、补偿间隙引起的轴承异常

考虑到小型卧式离心泵在运转时,轴会受热伸长,所以一般在轴承端盖与轴承外圈端面间要留有一定量的轴向补偿间隙a=0.15~0.30mm,如图5所示。滚动轴承轴向游隙的调整方法很多,如垫片调整法、可调压盖调整法、调整环调整法等,其中,垫片调整法是最常用的调整方法。但要注意,如果间隙调得过小,会导致轴承游隙变小,温度升高;如果间隙调得过大,会导致轴向窜动和径向跳动增大,引起震动。

振动异常

振动值的大小是评价水泵可靠性的一个重要指标,其泵组振动值要≤4.5mm/s。但引起振动值超标的原因也有很多,除了与轴承异常有关联外,还与联轴器不同心、动静不平衡、泵轴弯曲、电动机地脚有虚脚、地脚调整垫片过多、附属管道支架刚度不够、零部件配合间隙过大等密切相联。本文将对较常见的联轴器不同心、轴弯曲引起的振动异常进行分析。

一、联轴器不同心引起的振动异常

联轴器找中心是水泵维修中一项非常重要的工作,其目的是在电动机通过联轴器带动水泵转子高速转动时,使电动机轴与水泵轴的中心线在同一直线上。如果中心不精确,在联轴器上将会产生很大的应力,并严重影响到水泵各零部件的正常工作,甚至会引起整台水泵和基础的振动或损坏。但在实际工作中,两轴能达到绝对准确的中心是很难的,对于一些连续运转的水泵,要求始终保持准确的中心就更加困难。因为水泵转子在高速转动中,各零部件的不均匀热膨胀,轴承的不均匀磨损,水泵产生的位移以及基础的不均匀下沉等,都会对联轴器的中心造成影响。所以水泵在进行联轴器对中时,允许有一定的偏差值,田湾核电站小型卧式离心泵弹性柱销联轴器根据型号的不同,其联轴器中心允许偏差值主要有≤0.06mm和≤0.10mm两种。

二、泵轴弯曲引起的振动异常

泵轴的弯曲变形分为弹性变形和塑性变形两种。变形后的泵轴在高速转动中会引起转子部件的不平衡或动静部分的磨损,并产生振动及噪音,所以在维修过程中要对泵轴弯曲度(跳动)进行测量。对于泵轴弯曲度超过其允许偏差的(发生弹性变形),则需在室温状态下对泵轴进行校验,常见的校验方法有局部加热直轴法、机械加压直轴法、捻打直轴法等。

出口压力异常

一、气缚现象引起的出口压力异常

如果在启泵时,泵腔内存在空气,由于空气的密度比液体的密度要小得多,产生的离心力也就很小,叶轮中心不能形成真空,且与液面的压差极小,不足以使液体吸入泵腔内,此时,虽然叶轮在旋转,但不能输送液体,导致出口压力低,甚至出口无压力。所以在启泵前,一定要先将泵腔充满液体,排出泵腔内的空气。

二、水力部件磨损引起的出口压力异常

1、叶轮磨损。水泵在长期的高速运转中,由于受到流体冲刷、气蚀、腐蚀等恶劣工况,水泵叶轮将会出现以进水口(即叶片根部)及出水口(即叶片尖部)为主的内部磨损,使叶轮内部尺寸变大,流量Q增大,扬程H减小、压力也随之减小;

2、口环磨损。口环分为叶轮口环和泵腔口环,泵在运行中由于口环的自然磨损以及工况恶劣等原因,使叶轮口环与泵腔口环之间的径向间隙变大或出现口环破裂的现象,起不到密封的作用,造成高压区流体大量泄漏至低压区,降低泵的出口压力。

三、入口锥筒引起的出口压力异常

如图所示的零部件1为入口锥筒,其作用是将泵出口高压区与泵入口低压区进行隔离,如果锥筒两端的配合台阶与泵腔两端的配合台阶没有较好的过盈配合,将会导致高压区流至于3D打印的作品体泄漏致低压区,降低泵的出口压力。

三、管道截面积变化引起的出口压力异常

1、入口阀门开度过小或入口管道阻塞,将会导致泵出口压力低;

2、出口阀门开度过小或出口管道阻塞,将会导致泵出口压力高;

3、入口阀门开度过大或入口管道内壁减薄,将会导致泵出口压力高;

聚氨酯填充物致使气球缝线崩开4、出口阀门开度过大或出口管道内壁减薄,将会导致泵出口压力低;

三、电动机引起的出口压力异常

在维修过程中,如果误将三相异步电动机的U、V、W三相任意调换两相,电动机将会反转,水泵转子也将随着电动机一起反转,使叶轮无法正常将介质吸入与输出,从而造成出口压力低或无压力。

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