小型臥式離心泵結(jié)構(gòu)及常見缺陷處理

　　三相異步電動機通過聯(lián)軸器帶動泵轉(zhuǎn)子順時針高速旋轉(zhuǎn)，泵內(nèi)介質(zhì)在葉輪的帶動下也隨之高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生強大的離心力，使葉輪中心形成真空。此時，液面壓強大于葉輪中心壓強，出現(xiàn)壓強差，在壓強差的推動下，介質(zhì)將被吸入葉輪中心，并通過強大的離心力實現(xiàn)介質(zhì)的不斷吸入與輸出。

　　故障發(fā)生頻率比較高的主要有機械密封泄漏、機械密封處有結(jié)晶、軸承溫度高、軸承異音、泵振動超標、泵出口壓力異常等。下面將對常見故障進行歸類，并重點從機械密封異常、軸承異常、振動異常、出口壓力異常四個方面進行故障分析說明。

　　機械密封異常

　　機械密封是水泵非常重要且非常精密的零部件之一，它的好壞將直接影響到水泵的可用性及系統(tǒng)的可靠性。機械密封主要由機封動環(huán)、機封靜環(huán)、O型密封圈、彈簧、鎖緊螺釘?shù)攘悴考M成，如圖所示。

　　一、機封動靜環(huán)引起的泄漏

　　1、機械密封動靜環(huán)磨損所致。

　　工程上小型臥式離心泵機械密封動靜環(huán)多為石墨材質(zhì)加工研磨而成。泵在運行時，機封動環(huán)和機封靜環(huán)結(jié)合面將會形成一層水膜，如果泵腔輸送的介質(zhì)或機械密封冷卻水夾雜著固體顆粒，將會對機封動靜環(huán)產(chǎn)生劇烈磨損，當動靜環(huán)磨損至不能自行進行修復補償，泵腔內(nèi)的介質(zhì)將會從動靜環(huán)劇烈磨損產(chǎn)生的縫隙中泄漏致泵腔外面。

　　2、機械密封動靜環(huán)自身缺陷所致。

　　小型臥式離心泵在預防性維修或日常消缺工作中，可能會對機械密封進行整體更換。所更換的機械密封均為提前采購，并由專門的倉儲管理部門進行管理，每一批新到貨的機械密封均需由專業(yè)人員參與驗貨，避免機械密封在出廠時存在缺陷及運輸途中造成損壞。當使用人員領取新機械密封時，需打開包裝進行再次檢查，確認機械密封動靜環(huán)無劃痕、破損等缺陷方能使用。

　　3、泵腔內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶所致。

　　小型臥式離心泵輸送的介質(zhì)主要有硼酸、鹽酸、海水等，但由于這些液體固有的特性，很容易形成細小的結(jié)晶體。如果結(jié)晶體產(chǎn)生在機封動靜環(huán)結(jié)合面上，將會在產(chǎn)生結(jié)晶體的位置將動靜環(huán)結(jié)合面撐開，形成漏點。

　　4、機械密封冷卻水不足導致機械密封動靜環(huán)高溫燒毀所致。

　　小型臥式離心泵所用的機械密封分為單機械密封和雙機械密封，均需從泵腔出口或外界引入機械密封冷卻水，并從圖1所示的零部件10進入機封室對機械密封進行冷卻潤滑。如果機械密封冷卻水流量不夠，或泵腔氣體未排凈，泵運行中將氣體壓縮并擠壓至機封室，使機械密封冷卻水無法正常流入，將會導致機械密封得不到足夠的冷卻潤滑，至機械密封高溫燒毀并泄漏。

　　二、機封O型密封圈引起的泄漏

　　機械密封除了機封動靜環(huán)起著決定性的密封作用外，O型密封圈的密封性能也不容忽視。一般因O型密封圈導致泄漏的原因主要為O型密封圈失效、漏裝、錯裝、選型錯誤(過細)等。

　　三、機封彈簧引起的泄漏

　　1、機封彈簧壓縮量不均勻所致。

　　小型臥式離心泵機械密封共對稱分布8根同型號的機封彈簧，主要承擔著調(diào)整機械密封壓縮量的作用。但彈簧之間可能會有微量的差異，致使彈簧高低不平，或者由于機械密封存放時間過長，致使機封彈簧靈敏度下降，造成機械密封壓縮量不均勻泄漏，所以維修人員在裝機械密封時要對彈簧進行檢查。

　　2、機封彈簧壓縮量過小所致。

　　機械密封在裝配時，需要滿足一定的壓縮量，一般為L±0.5mm，如果裝配時測量不準，壓縮量留得過小將會導致機械密封泄漏。

　　再一種很常見的情況就是啟泵時機械密封出現(xiàn)泄漏，這也與機封彈簧壓縮量有關系。如圖3所示，為兩種不同型號的小型臥式離心泵性能曲線圖，主要包含Q-H、Q-N、Q-η，從曲線可以看出，當流量Q=0時，效率η=0，功率N為最小值，揚程H為最大值，所以田灣核電站小型臥式離心泵都是采用的閉閥啟動，避免功率過大將三相異步電動機燒毀。而揚程H為最大值的時候，指向泵入口方向的力F也是最大值，泵轉(zhuǎn)子向入口方向的竄動量也會達到最大值，如果機封彈簧壓縮量留得過小，此時可能得不到有效補償，從而造成機械密封泄漏，但這種情況一般在泵處于正常工況后就將會消除。

　　小型臥式離心泵軸承組件大部分均采用一端固定、一端游動的組合軸向固定方式，如圖所示。即一端的軸承雙向定位，能承受徑向和較大的軸向載荷，另一端的軸承游動支撐，能承受較大的徑向載荷。

　　軸承異常

　　一、軸承失效引起的軸承異常

　　滾動軸承失效的形式主要有三種：疲勞點蝕、塑性變形和磨損。滾動體和套圈滾道在交變接觸應力的作用下會發(fā)生表面接觸疲勞點蝕，這是滾動軸承的主要失效形式;在靜載荷或沖擊載荷的作用下，滾動體和套圈滾道可能產(chǎn)生塑性變形，出現(xiàn)凹坑，導致摩擦增大;軸承在多灰塵或密封不可靠、潤滑不良的條件下工作時，滾動體和套圈滾道易產(chǎn)生磨粒磨損。這三種失效形式均會導致軸承在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動和噪聲，回轉(zhuǎn)精度降低且工作溫度升高，嚴重情況下將會使軸承喪失正常的工作能力。

　　二、軸承潤滑引起的軸承異常

　　滾動軸承潤滑的主要目的是減少摩擦與磨損，同時起到冷卻、吸震、防銹及降低噪音等作用，其常用的潤滑劑有潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑。田灣核電站小型臥式離心泵常用的潤滑劑為潤滑脂(美孚EP3)，其特點是不易流失、易于密封、油膜強度高、承載能力強，一次加脂后可以工作相當長的時間。在裝填潤滑脂時，并不是裝得越多越好，但也不能少裝。潤滑脂裝得過多，會引起軸承散熱空間減小，從而造成軸承溫度升高;如果潤滑脂裝得過少，則會影響其潤滑效果，增大摩擦，也會導致軸承溫度升高、甚至會伴隨著振動和噪音，影響軸承的正常工作。所以在裝填潤滑脂時，一般不要超過軸承內(nèi)空隙的1/3～1/2。

　　三、補償間隙引起的軸承異常

　　考慮到小型臥式離心泵在運轉(zhuǎn)時，軸會受熱伸長，所以一般在軸承端蓋與軸承外圈端面間要留有一定量的軸向補償間隙a=0.15～0.30mm，如圖5所示。滾動軸承軸向游隙的調(diào)整方法很多，如墊片調(diào)整法、可調(diào)壓蓋調(diào)整法、調(diào)整環(huán)調(diào)整法等，其中，墊片調(diào)整法是最常用的調(diào)整方法。但要注意，如果間隙調(diào)得過小，會導致軸承游隙變小，溫度升高;如果間隙調(diào)得過大，會導致軸向竄動和徑向跳動增大，引起震動。

　　振動異常

　　振動值的大小是評價水泵可靠性的一個重要指標，其泵組振動值要≤4.5mm/s。但引起振動值超標的原因也有很多，除了與軸承異常有關聯(lián)外，還與聯(lián)軸器不同心、動靜不平衡、泵軸彎曲、電動機地腳有虛腳、地腳調(diào)整墊片過多、附屬管道支架剛度不夠、零部件配合間隙過大等密切相聯(lián)。本文將對較常見的聯(lián)軸器不同心、軸彎曲引起的振動異常進行分析。

　　一、聯(lián)軸器不同心引起的振動異常

　　聯(lián)軸器找中心是水泵維修中一項非常重要的工作，其目的是在電動機通過聯(lián)軸器帶動水泵轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時，使電動機軸與水泵軸的中心線在同一直線上。如果中心不精確，在聯(lián)軸器上將會產(chǎn)生很大的應力，并嚴重影響到水泵各零部件的正常工作，甚至會引起整臺水泵和基礎的振動或損壞。但在實際工作中，兩軸能達到絕對準確的中心是很難的，對于一些連續(xù)運轉(zhuǎn)的水泵，要求始終保持準確的中心就更加困難。因為水泵轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動中，各零部件的不均勻熱膨脹，軸承的不均勻磨損，水泵產(chǎn)生的位移以及基礎的不均勻下沉等，都會對聯(lián)軸器的中心造成影響。所以水泵在進行聯(lián)軸器對中時，允許有一定的偏差值，田灣核電站小型臥式離心泵彈性柱銷聯(lián)軸器根據(jù)型號的不同，其聯(lián)軸器中心允許偏差值主要有≤0.06mm和≤0.10mm兩種。

　　二、泵軸彎曲引起的振動異常

　　泵軸的彎曲變形分為彈性變形和塑性變形兩種。變形后的泵軸在高速轉(zhuǎn)動中會引起轉(zhuǎn)子部件的不平衡或動靜部分的磨損，并產(chǎn)生振動及噪音，所以在維修過程中要對泵軸彎曲度(跳動)進行測量。對于泵軸彎曲度超過其允許偏差的(發(fā)生彈性變形)，則需在室溫狀態(tài)下對泵軸進行校驗，常見的校驗方法有局部加熱直軸法、機械加壓直軸法、捻打直軸法等。

　　出口壓力異常

　　一、氣縛現(xiàn)象引起的出口壓力異常

　　如果在啟泵時，泵腔內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度比液體的密度要小得多，產(chǎn)生的離心力也就很小，葉輪中心不能形成真空，且與液面的壓差極小，不足以使液體吸入泵腔內(nèi)，此時，雖然葉輪在旋轉(zhuǎn)，但不能輸送液體，導致出口壓力低，甚至出口無壓力。所以在啟泵前，一定要先將泵腔充滿液體，排出泵腔內(nèi)的空氣。

　　二、水力部件磨損引起的出口壓力異常

　　1、葉輪磨損。水泵在長期的高速運轉(zhuǎn)中，由于受到流體沖刷、氣蝕、腐蝕等惡劣工況，水泵葉輪將會出現(xiàn)以進水口(即葉片根部)及出水口(即葉片尖部)為主的內(nèi)部磨損，使葉輪內(nèi)部尺寸變大，流量Q增大，揚程H減小、壓力也隨之減小;

　　2、口環(huán)磨損?？诃h(huán)分為葉輪口環(huán)和泵腔口環(huán)，泵在運行中由于口環(huán)的自然磨損以及工況惡劣等原因，使葉輪口環(huán)與泵腔口環(huán)之間的徑向間隙變大或出現(xiàn)口環(huán)破裂的現(xiàn)象，起不到密封的作用，造成高壓區(qū)流體大量泄漏至低壓區(qū)，降低泵的出口壓力。

　　三、入口錐筒引起的出口壓力異常

　　如圖所示的零部件1為入口錐筒，其作用是將泵出口高壓區(qū)與泵入口低壓區(qū)進行隔離，如果錐筒兩端的配合臺階與泵腔兩端的配合臺階沒有較好的過盈配合，將會導致高壓區(qū)流體泄漏致低壓區(qū)，降低泵的出口壓力。

　　三、管道截面積變化引起的出口壓力異常

　　1、入口閥門開度過小或入口管道阻塞，將會導致泵出口壓力低;

　　2、出口閥門開度過小或出口管道阻塞，將會導致泵出口壓力高;

　　3、入口閥門開度過大或入口管道內(nèi)壁減薄，將會導致泵出口壓力高;

　　4、出口閥門開度過大或出口管道內(nèi)壁減薄，將會導致泵出口壓力低;

　　三、電動機引起的出口壓力異常

　　在維修過程中，如果誤將三相異步電動機的U、V、W三相任意調(diào)換兩相，電動機將會反轉(zhuǎn)，水泵轉(zhuǎn)子也將隨著電動機一起反轉(zhuǎn)，使葉輪無法正常將介質(zhì)吸入與輸出，從而造成出口壓力低或無壓力。