兩個(gè)泵典型故障案例分析

一、案例I：循環(huán)泵汽蝕破壞

某電廠3#機(jī)組（25MW）配用二臺(tái)雙吸中開泵作循環(huán)冷卻泵，泵的銘牌參數(shù)為：Q=3240m³/h，H=32m，n=960r/m，Pa=317.5kW，Hs=2.9m（即NPSHr=7.4m），泵裝置為一次循環(huán)供水，取水口和排出口均在同一水面上。開車運(yùn)行不到兩個(gè)月，泵葉輪被汽蝕破壞穿孔。

處理過程：

首先作現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)泵的出口壓力僅0.1MPa,而且指針劇烈擺動(dòng)，并伴有爆破汽蝕響聲。作為水泵專業(yè)人員，印象就知道這是由于偏工況運(yùn)行而造成汽蝕發(fā)生。因?yàn)楸玫脑O(shè)計(jì)揚(yáng)程為32m，反映在吐出壓力表上，讀數(shù)應(yīng)字0.3MPa左右。而現(xiàn)場壓力表讀數(shù)只有0.1MPa，顯然泵的運(yùn)行揚(yáng)程只有10m左右，即泵的運(yùn)行工況遠(yuǎn)離Q=3240m^3/h，H=32m的規(guī)定工況點(diǎn)，此點(diǎn)的泵必需汽蝕余量已無法預(yù)料的增大。必然發(fā)生汽蝕。

其次作現(xiàn)場調(diào)試，讓用戶直覺認(rèn)知是泵選型揚(yáng)程過失，為了使泵消除汽蝕，必須使泵的運(yùn)行工況回到Q=3240m3/h，H=32m的規(guī)定工況附近。方法就是關(guān)校出口閥門。用戶對(duì)關(guān)小閥門非常擔(dān)心，他們認(rèn)為現(xiàn)在全開閥門運(yùn)行，流量尚不充分，致使冷凝器進(jìn)出溫差達(dá)33℃（若流量充足，正常進(jìn)出溫差應(yīng)在11℃以下），若再關(guān)小出口閥，泵的流量豈不更小。為了使電廠操作人員放心，要他們布置有關(guān)人員分頭觀察冷凝器的真空度、發(fā)電出力數(shù)、凝器出水溫度等對(duì)流量變化反映敏感的數(shù)據(jù)，泵廠人員則在泵房逐步關(guān)小泵出口閥。出口壓力隨著閥門開度的減小而逐步上升，當(dāng)上升至0.28MPa時(shí)，泵的汽蝕響聲完全消除，凝器真空度也從650汞柱上升到700汞柱，凝器的進(jìn)出溫差下降到11℃以下。這些都說明，運(yùn)行工況回到規(guī)定點(diǎn)之后，泵汽蝕現(xiàn)象即可消除，泵的流量恢復(fù)正常（泵偏工況發(fā)生汽蝕后，流量、揚(yáng)程都要下降）。但此時(shí)閥門開度只有10%左右，若長此運(yùn)行，閥門也容易損壞，同時(shí)耗能不經(jīng)濟(jì)。

解決辦法：

由于原泵揚(yáng)程有32m，而新需揚(yáng)程僅12m，因?yàn)閾P(yáng)程相差太遠(yuǎn)，切割葉輪降低揚(yáng)程的簡單辦法已不可行。于是提出電機(jī)降速（960r/m降至740r/m）改造，泵葉輪重新設(shè)計(jì)的方案。此方案后來實(shí)踐表明，徹底解決了問題，不僅解決了汽蝕問題，還大大地降低了能耗。

本案問題的關(guān)鍵是泵選型揚(yáng)程過高造成的。

一、案例Ⅱ：循環(huán)水泵位移和斷軸事故分析

該工程共有6臺(tái)24寸型循環(huán)水泵，露天安裝，泵的銘牌參數(shù)為：Q=3000m³/h，H=70m, N=960r/m（實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)990r/m），配套電機(jī)功率800kW，泵軸承為SKF球軸承。脂潤滑。從動(dòng)端軸承向固定，承受殘余軸向推力；主動(dòng)端軸承外圈軸向留有游動(dòng)間隙。

泵裝置如下圖所示：

橡膠伸縮節(jié)兩端法蘭分別與管道連接，兩端法蘭本身未用長螺栓剛性連接。

泵安裝好之后，開始逐臺(tái)調(diào)試，調(diào)試中出現(xiàn)下列情況：

1)泵座和吐出管道水泥固定支墩均發(fā)生位移，位移方向如裝置示意圖所示：泵向右移，固定支墩向左移，有幾臺(tái)泵支墩水泥座因位移出現(xiàn)崩裂。

2)壓力表讀數(shù)在開閥之前達(dá)0.8MPa，部分開閥之后為0.65MPa左右，電動(dòng)蝶閥開度約15%。軸承部位溫升、振動(dòng)幅度都正常。

3)停泵之后檢查聯(lián)軸器的對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)機(jī)泵兩聯(lián)軸器左右錯(cuò)位較大，據(jù)安裝人員檢查，錯(cuò)位Z嚴(yán)重的為1#泵（錯(cuò)位1.6mm），5#泵（錯(cuò)開3mm）、6#泵（錯(cuò)開2mm），其他泵也有數(shù)十絲的錯(cuò)位。

4)調(diào)整對(duì)中后，重新開車時(shí)，用戶和安裝公司用百分表測量泵腳的位移量，Z大的達(dá)0.37mm，停泵后有回彈，但泵腳部位不能復(fù)原。

斷軸事故發(fā)生在5#泵上。5#泵斷軸之前，斷續(xù)運(yùn)行3-4次，累計(jì)運(yùn)行約60小時(shí)左右。Z后一次開車后，運(yùn)行至次日晚上發(fā)生斷軸。斷軸部位在主動(dòng)端軸承定位軸肩退刀槽處，斷面與軸中心略為傾斜 。

對(duì)事故原因的分析意見：斷軸事故發(fā)生在5#泵上，可能有軸本身質(zhì)量問題，也有外部因素的問題。

1)5#泵發(fā)生斷軸，不排除5#泵軸存在質(zhì)量問題，這些問題可能軸料本身有缺陷，也可能與5#泵軸退刀槽加工圓弧不規(guī)范導(dǎo)致應(yīng)力集中，這是斷軸原因的個(gè)性問題。

2)5#泵斷軸與外力作用使泵產(chǎn)生位移有關(guān)。在外力作用下 5#泵聯(lián)軸器左右錯(cuò)位Z大。這個(gè)外力的產(chǎn)生是由于吐出管上的水壓力作用下產(chǎn)生的張力（這個(gè)張力F當(dāng)P2=0.7MPa時(shí)：F=0.7×10.2×（πd2）÷4=0.7×10.2×(π×802)÷4=35.9T,當(dāng)閉閥運(yùn)行時(shí)，P2=0.8MPa，此時(shí)F=0.8×10.2×(π×802)÷4=41T），這么大的拉力靠橡膠管壁剛度根本承受不住，必然向左右延伸，這樣力向右傳遞到泵上,使其產(chǎn)生位移，向左傳遞到水泥支墩,使其推裂，如果支墩較堅(jiān)固、不垮，則泵向右的位移就更大。事實(shí)表明，5#泵?水泥支墩未推裂，則5#泵的位移就更大，所以停后,5#泵的聯(lián)軸器左右錯(cuò)位就Z大。

3)因橡膠管壁的剛度不能承受巨大水推力而軸向拉長，使泵吐出口承受巨大外推力（泵的進(jìn)出法蘭不能承受管道外力作用），致使泵體位移，導(dǎo)致聯(lián)軸器錯(cuò)位、機(jī)泵兩軸不同心運(yùn)行，這是導(dǎo)致5#泵斷軸的外部因素。

解決方法：將輪胎節(jié)用長螺桿剛性聯(lián)接，并讓吐出管路能自由伸展，位移和斷軸問題而不再發(fā)生。

水泵常見故障處理措施：

1、水泵揚(yáng)程過高引發(fā)的運(yùn)行故障：

設(shè)計(jì)院在做水泵選型時(shí)，泵的揚(yáng)程首先是通過理論計(jì)算確定的，往往有些保守，致使新選泵的揚(yáng)程高于實(shí)際裝置所要求的揚(yáng)程，從而導(dǎo)致泵偏工況運(yùn)行。由于偏工況運(yùn)行，會(huì)造成如下一些運(yùn)行故障：

(1)電機(jī)超功率（電流），常常出現(xiàn)在離心泵上。

(2)泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，并發(fā)生振動(dòng)和噪音，出口壓力指針頻繁擺動(dòng)。由于汽蝕發(fā)生，還導(dǎo)致葉輪汽蝕破壞，運(yùn)行流量下降。

處理措施：分析泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，重新確定裝置要求的實(shí)際揚(yáng)程，調(diào)整（降低）泵的揚(yáng)程.Z簡單的方法是切削葉輪外徑;如切削葉輪不足以滿足揚(yáng)程降低值的要求，可更換新設(shè)計(jì)的葉輪；還可將電機(jī)做降低轉(zhuǎn)速的改造以降低泵揚(yáng)程。

2、滾動(dòng)軸承部件溫升超標(biāo)

國產(chǎn)滾動(dòng)軸承允許的Z高溫度不超過80℃,進(jìn)口軸承如SKF軸承，允許的Z高溫度可達(dá)到110℃。平時(shí)運(yùn)行檢查時(shí)，都以手摸觸感來判斷軸承是否發(fā)熱，這是不規(guī)范的判斷。

引起軸承部件溫度過高的常見原因有下列幾點(diǎn)：

1）潤滑油（脂）過多 ；

2）機(jī)泵兩軸不對(duì)中，使軸承受到額外的負(fù)載；

3）零部件加工誤差，特別是軸承體與泵座相配合的端面垂直度超差，也會(huì)使軸承受到額外的干擾力而發(fā)熱；

4）泵體受到吐出管道的推拉干擾，從而破壞了機(jī)泵兩軸的同心度，也會(huì)使軸承發(fā)熱；

5）軸承潤滑不良或潤滑油脂中含有泥砂或鐵屑，也會(huì)使軸承發(fā)熱；

6）軸承容量不足，這是泵設(shè)計(jì)選擇的問題，成熟產(chǎn)品一般不存在這一問題。

3、泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致振動(dòng)噪音增大和葉輪破壞：

泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因是泵裝置汽蝕余量（以NPSHa表示）小于泵必需汽蝕余量（以NPSHr表示）而造成的 。

泵裝置汽蝕余量NPSHa的值是由裝置確定的，它與當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a，輸送介質(zhì)的汽化壓力Pv，泵汽蝕基準(zhǔn)線離吸入液面的幾何高度Hg，吸入管路的阻力損失hw有關(guān)，具體的計(jì)算公式為：

hw——泵吸入管路的阻力損失，一般為0.3-0.5m

當(dāng)裝置確定之后，而且吸入水位恒定的情況下，NPSHa值為一個(gè)恒定值。

泵必需汽蝕余量NPSHr值是通過泵試驗(yàn)確定的，一般只做三個(gè)流量點(diǎn)（即規(guī)定范圍內(nèi)的三個(gè)流量點(diǎn)：小流量點(diǎn)、設(shè)計(jì)流量點(diǎn)、大流量點(diǎn)）的試驗(yàn)，而且三個(gè)流量點(diǎn)的NPSHr值不一樣，正常情況下，設(shè)計(jì)流量點(diǎn)的NPSHr值Z小，其他流量點(diǎn)特別是大流量點(diǎn)的NPSHr值要增大。超出大流量點(diǎn)以外的NPSHr值一般那都急劇增大，無法預(yù)料。

設(shè)計(jì)院確定泵的安裝高度，裝置汽蝕余量NPSHa值要滿足泵使用范圍內(nèi)Z大必需汽蝕余量NPSHr值的要求。但是為什么還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象呢？其原因有以下幾點(diǎn)：泵偏工況運(yùn)行造成汽蝕的發(fā)生：由于選型誤差，使泵的運(yùn)行工況點(diǎn)不在泵的規(guī)定范圍內(nèi)，而是偏在大流量區(qū)域運(yùn)行。由于大流量點(diǎn)的NPSHr值無法預(yù)料的之大，造成NPSHa<NPSHRr而發(fā)生汽蝕；由于制造誤差，泵的實(shí)際必需汽蝕余量大于樣本上的規(guī)定值，從而使NPSHr>NPSHa值而發(fā)生汽蝕。

處理措施：

針對(duì)以上所述造成汽蝕的三個(gè)原因，相應(yīng)的采取以下三種解決措施：

1）調(diào)整泵的性能（一般是降低揚(yáng)程值），使泵的運(yùn)行工況點(diǎn)回到規(guī)定的流量范圍內(nèi)運(yùn)行；

2）檢查并清理吸入管內(nèi)的雜物；

3）將泵返回制造廠做汽蝕試驗(yàn)，核實(shí)泵的汽蝕余量值是否達(dá)到樣本規(guī)定值。

（來源：泵管家）