多級離心泵振動、泄漏分析
發布時間：2025-03-12 瀏覽次數：122
多（duō）級離心泵（bèng）因其（qí）高揚程、中壓力、大流（liú）量、穩定性好等特點在煉油化工企業得到（dào）廣泛應用。
一、故障（zhàng）現象
該類（lèi）泵投產以來，維修難度較（jiào）高，故障現象多表現為泵體振動大，機械密封泄漏，多次振動速度（dù）達13mm/s以上，電機電流超標跳車。初兩次檢修隻拆開前後端蓋檢查軸承（chéng）、機械（xiè）封和出液端的（de）平衡盤（pán），更換了軸承和機械（xiè）封的（de）損壞部件，每（měi）次均發（fā）現平衡盤及平衡座端（duān）麵有不同程度摩擦損傷（shāng），按（àn）經驗將光刀回裝後故障現象仍舊。後將整個泵體大修（xiū）解體，檢查（chá）所有零件，發現各級（jí）葉輪、導葉輪、軸套、平（píng）衡盤、平衡套及密封環（huán）都存在不同程度的磨損（sǔn），泵軸彎曲，軸承座（zuò）與泵軸的同（tóng）軸度偏差較大（dà）。
二、原因分析
1、 多級離心泵存在較大軸向推力
每（měi）次檢修拆開檢查平衡盤，都發現其表麵被擦傷，多為軸向推力過大而造成的。多級離心（xīn）泵的軸向推力比單級離心泵大得多，如果設（shè）單級葉輪的軸（zhóu）向推力為FA，對同樣尺寸的多級離心泵葉輪，其級數為i，則總的（de）軸向推力為iFA，多級離心泵的軸（zhóu）向推力可在幾（jǐ）十kN，甚至上百kN。它的軸向推力（lì）的平（píng）衡方法（fǎ）是采用平衡盤。離心泵（bèng）正常（cháng）工作時，末級葉輪（lún）出口處壓力P2通過徑向間隙（xì）b後（hòu），泄漏到平（píng）衡盤中間室的液體壓力（lì）降到平衡盤前的（de）壓力（lì）P1，液體再經過軸向間隙，壓力降為P0，在平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的存在，作用在相應的有效麵積上，便產生了與軸（zhóu）力方向相反的平衡力-FA。若因負荷的變化使軸向推力增大，當（dāng）作用在平衡盤上的平衡還未改變時，軸向推力將大於平衡力，轉子便朝吸入（rù）側位移（yí）一（yī）段微小距離。此時，軸向間隙減小，泄漏的液體量將會減小。而（ér）徑向間隙b是不變的（de），當泄漏量減小時，阻力損失減少，平衡盤前的（de）壓力P1升高。同時泄（xiè）漏量減少也會使（shǐ）平衡室內的壓力P0下降。這樣在平衡盤兩側的（de）壓力差增大，平衡力增加。直到軸向間隙b0減少到使平衡力與軸（zhóu）向推力（lì）相等為止。反之亦然。
2、 零件的相互影（yǐng）響
密封（fēng）環間隙及葉輪與導葉（yè）輪間（jiān）隙磨損增（zēng）大終導（dǎo）致平衡盤磨損，這並不是一個單向的問題，泵體眾多軸（zhóu）係零件（jiàn）之間的故障影響是相互的（de）。泵（bèng）軸彎曲（qǔ），軸承座與泵軸的同軸度偏差，造成葉輪、導葉輪、泵（bèng）殼、密封環、軸套的磨損，使泵體振動加大，軸向推力也增大，而平衡盤與平衡座（zuò）也發生（shēng）摩擦。反之泵體振動也（yě）會因平衡盤的摩擦而升高，從（cóng）而（ér）使葉輪、導葉輪、密封環、軸套、軸承等零件的磨損加劇，故障進一步惡化。
3、 葉輪（lún）密封環間隙的影響
檢查中發現（xiàn），葉（yè）輪的密封環間隙磨損較為嚴重，檢修規程要求控製（zhì）在0.3～0.44mm，而實際多數已達到1mm以上，有（yǒu）的間隙甚（shèn）至有2mm。當密封環（huán）的間隙變大後使葉輪前蓋（gài）板與泵腔內產生了（le）徑向流動，當有徑向流動時，會改變泵腔內的壓力分布，使前泵腔中（zhōng）液體壓強減小。這是因為葉輪出口壓（yā）力不變，液體在流動中必然產生附加壓力。於是（shì）增大了軸向力。8個葉輪的（de）密封環（huán）間隙都有較大磨損，單個葉輪的軸向推力也都增（zēng）大了，而整台泵的軸向推（tuī）力是8個葉（yè）輪軸向推力的迭加。而且導葉輪與葉輪之間的間隙也磨（mó）損增大，又進一步增大了軸向推力。整個軸向推力增大後，以前平衡盤的結構就不能完全抵消軸向推力了。
三 、處理措施
針對具體問題，作出了以下幾方麵的處理：一，以前泵軸材質為（wéi）316奧氏（shì）體不鏽鋼，實際運行（háng）中剛度不夠，後（hòu）改為強度（dù）和硬度更高的00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以（yǐ）達到更好的剛度，加工新軸，確保其徑向圓（yuán）跳動以軸承處軸頸為基準不大（dà）於0.03mm。同（tóng）時加工各級軸套予以更換。第二，將軸承座的內孔光刀後重新鑲套，保證（zhèng）安裝軸承後，軸承中心（xīn）與泵軸的同軸度，減小振（zhèn）動，避免內部零件摩擦。第三，以前平衡盤與平衡套（tào）的材質也是316不鏽鋼，為了增強平（píng）衡盤的耐磨性，采用對其表麵用壓弧焊進行堆焊，焊條用硬度較高的00Cr25Ni22Mo2不鏽鋼。
四、工藝操作中應（yīng）注意的問題
對於多級離心泵的操作，要注意一（yī）些問題。先應避免頻繁切泵，在啟泵及切（qiē）泵（bèng）過程中，要（yào）注意防（fáng）止泵的汽化。在啟泵（bèng）之前，為了防止進（jìn）出口閥內漏而使介質在泵體氣化或氣（qì）蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與靜環之間形不成液膜而發生（shēng）摩擦損傷。所以啟泵前引入介質後應充分排氣，待泵體溫度降下來後再啟動泵運動。如遇泵啟動後出口無壓力，應立（lì）即停泵，排氣（qì）充分後再啟（qǐ）動。工藝操（cāo）作要求平穩。
一、故障（zhàng）現象
該類（lèi）泵投產以來，維修難度較（jiào）高，故障現象多表現為泵體振動大，機械密封泄漏，多次振動速度（dù）達13mm/s以上，電機電流超標跳車。初兩次檢修隻拆開前後端蓋檢查軸承（chéng）、機械（xiè）封和出液端的（de）平衡盤（pán），更換了軸承和機械（xiè）封的（de）損壞部件，每（měi）次均發（fā）現平衡盤及平衡座端（duān）麵有不同程度摩擦損傷（shāng），按（àn）經驗將光刀回裝後故障現象仍舊。後將整個泵體大修（xiū）解體，檢查（chá）所有零件，發現各級（jí）葉輪、導葉輪、軸套、平（píng）衡盤、平衡套及密封環（huán）都存在不同程度的磨損（sǔn），泵軸彎曲，軸承座（zuò）與泵軸的同（tóng）軸度偏差較大（dà）。
二、原因分析
1、 多級離心泵存在較大軸向推力
每（měi）次檢修拆開檢查平衡盤，都發現其表麵被擦傷，多為軸向推力過大而造成的。多級離心（xīn）泵的軸向推力比單級離心泵大得多，如果設（shè）單級葉輪的軸（zhóu）向推力為FA，對同樣尺寸的多級離心泵葉輪，其級數為i，則總的（de）軸向推力為iFA，多級離心泵的軸（zhóu）向推力可在幾（jǐ）十kN，甚至上百kN。它的軸向推力（lì）的平（píng）衡方法（fǎ）是采用平衡盤。離心泵（bèng）正常（cháng）工作時，末級葉輪（lún）出口處壓力P2通過徑向間隙（xì）b後（hòu），泄漏到平（píng）衡盤中間室的液體壓力（lì）降到平衡盤前的（de）壓力（lì）P1，液體再經過軸向間隙，壓力降為P0，在平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的存在，作用在相應的有效麵積上，便產生了與軸（zhóu）力方向相反的平衡力-FA。若因負荷的變化使軸向推力增大，當（dāng）作用在平衡盤上的平衡還未改變時，軸向推力將大於平衡力，轉子便朝吸入（rù）側位移（yí）一（yī）段微小距離。此時，軸向間隙減小，泄漏的液體量將會減小。而（ér）徑向間隙b是不變的（de），當泄漏量減小時，阻力損失減少，平衡盤前的（de）壓力P1升高。同時泄（xiè）漏量減少也會使（shǐ）平衡室內的壓力P0下降。這樣在平衡盤兩側的（de）壓力差增大，平衡力增加。直到軸向間隙b0減少到使平衡力與軸（zhóu）向推力（lì）相等為止。反之亦然。
2、 零件的相互影（yǐng）響
密封（fēng）環間隙及葉輪與導葉（yè）輪間（jiān）隙磨損增（zēng）大終導（dǎo）致平衡盤磨損，這並不是一個單向的問題，泵體眾多軸（zhóu）係零件（jiàn）之間的故障影響是相互的（de）。泵（bèng）軸彎曲（qǔ），軸承座與泵軸的同軸度偏差，造成葉輪、導葉輪、泵（bèng）殼、密封環、軸套的磨損，使泵體振動加大，軸向推力也增大，而平衡盤與平衡座（zuò）也發生（shēng）摩擦。反之泵體振動也（yě）會因平衡盤的摩擦而升高，從（cóng）而（ér）使葉輪、導葉輪、密封環、軸套、軸承等零件的磨損加劇，故障進一步惡化。
3、 葉輪（lún）密封環間隙的影響
檢查中發現（xiàn），葉（yè）輪的密封環間隙磨損較為嚴重，檢修規程要求控製（zhì）在0.3～0.44mm，而實際多數已達到1mm以上，有（yǒu）的間隙甚（shèn）至有2mm。當密封環（huán）的間隙變大後使葉輪前蓋（gài）板與泵腔內產生了（le）徑向流動，當有徑向流動時，會改變泵腔內的壓力分布，使前泵腔中（zhōng）液體壓強減小。這是因為葉輪出口壓（yā）力不變，液體在流動中必然產生附加壓力。於是（shì）增大了軸向力。8個葉輪的（de）密封環（huán）間隙都有較大磨損，單個葉輪的軸向推力也都增（zēng）大了，而整台泵的軸向推（tuī）力是8個葉（yè）輪軸向推力的迭加。而且導葉輪與葉輪之間的間隙也磨（mó）損增大，又進一步增大了軸向推力。整個軸向推力增大後，以前平衡盤的結構就不能完全抵消軸向推力了。
三 、處理措施
針對具體問題，作出了以下幾方麵的處理：一，以前泵軸材質為（wéi）316奧氏（shì）體不鏽鋼，實際運行（háng）中剛度不夠，後（hòu）改為強度（dù）和硬度更高的00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以（yǐ）達到更好的剛度，加工新軸，確保其徑向圓（yuán）跳動以軸承處軸頸為基準不大（dà）於0.03mm。同（tóng）時加工各級軸套予以更換。第二，將軸承座的內孔光刀後重新鑲套，保證（zhèng）安裝軸承後，軸承中心（xīn）與泵軸的同軸度，減小振（zhèn）動，避免內部零件摩擦。第三，以前平衡盤與平衡套（tào）的材質也是316不鏽鋼，為了增強平（píng）衡盤的耐磨性，采用對其表麵用壓弧焊進行堆焊，焊條用硬度較高的00Cr25Ni22Mo2不鏽鋼。
四、工藝操作中應（yīng）注意的問題
對於多級離心泵的操作，要注意一（yī）些問題。先應避免頻繁切泵，在啟泵及切（qiē）泵（bèng）過程中，要（yào）注意防（fáng）止泵的汽化。在啟泵（bèng）之前，為了防止進（jìn）出口閥內漏而使介質在泵體氣化或氣（qì）蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與靜環之間形不成液膜而發生（shēng）摩擦損傷。所以啟泵前引入介質後應充分排氣，待泵體溫度降下來後再啟動泵運動。如遇泵啟動後出口無壓力，應立（lì）即停泵，排氣（qì）充分後再啟（qǐ）動。工藝操（cāo）作要求平穩。
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