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多級離心（xīn）泵振動、泄漏分（fèn）析（xī）
發布（bù）時間：2025-03-12 瀏覽次（cì）數：120
多級離心泵因其高揚程、中壓力、大流（liú）量、穩定性（xìng）好等特點在煉（liàn）油化（huà）工企業得到廣泛應用（yòng）。
一、故障現象
該（gāi）類泵投產以來，維（wéi）修難度較高，故障現象多（duō）表現（xiàn）為泵體振動大（dà），機械密封（fēng）泄漏，多次（cì）振動速度達13mm/s以上，電機電流超標跳車。初兩次檢（jiǎn）修隻拆（chāi）開（kāi）前後端蓋檢查軸（zhóu）承、機械封和（hé）出液端（duān）的平（píng）衡（héng）盤，更換了軸承和機械封的損壞部件，每次均發現平衡盤及平衡（héng）座端麵有不同程度摩擦損傷，按經驗將光（guāng）刀回裝後（hòu）故障（zhàng）現象仍舊。後將整個（gè）泵體大修解體，檢查所有零（líng）件，發現各級葉輪、導葉輪（lún）、軸套、平衡盤、平衡（héng）套及密封環都存在不同程度的磨損，泵（bèng）軸彎曲，軸承座與泵軸的同軸度偏差（chà）較大。
二、原因分析
1、 多級離心泵存在較大（dà）軸向推力
每次檢修拆開檢查平衡盤，都發現其表麵被擦（cā）傷，多為軸向推力過大而造成的。多級離心泵的軸向推力比單級離心（xīn）泵（bèng）大得多，如果設單級葉輪的（de）軸向推力為FA，對同樣尺寸的多級離心泵葉輪，其級數為i，則（zé）總的軸向推力為iFA，多（duō）級離心泵的軸向推力可在幾（jǐ）十kN，甚至上百kN。它的軸（zhóu）向推力的（de）平衡方法是采用（yòng）平衡盤。離心泵正常工（gōng）作時，末級葉輪出（chū）口處（chù）壓力P2通過徑向間隙b後，泄（xiè）漏到平（píng）衡盤中間室的液體壓力降（jiàng）到平衡盤前（qián）的（de）壓力（lì）P1，液體再經過軸向間隙，壓力降為P0，在（zài）平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的存在（zài），作用在相應的有（yǒu）效麵積上，便產生了與軸（zhóu）力（lì）方向相反的平衡力-FA。若因負（fù）荷的變化使軸向推力增大，當作用在平衡盤上的平（píng）衡（héng）還未（wèi）改變時，軸（zhóu）向推（tuī）力將大於平衡力，轉子便朝吸入側位移一段微小（xiǎo）距離。此時，軸向間隙減小，泄漏的液體（tǐ）量將會減小。而徑向間（jiān）隙b是不變的，當泄漏量減（jiǎn）小時（shí），阻力（lì）損（sǔn）失減少，平衡盤前（qián）的壓力P1升高。同時泄漏量減少也會使平衡室內的壓力P0下降。這樣在平衡盤兩側的（de）壓力（lì）差增大，平衡（héng）力增加。直到軸（zhóu）向間隙b0減少（shǎo）到使（shǐ）平（píng）衡力與（yǔ）軸向推力相（xiàng）等為止。反（fǎn）之亦然。
2、 零件的相互影響
密封環間隙及葉（yè）輪與（yǔ）導葉輪間隙（xì）磨損增大終導致平衡盤磨損，這並不是一個單（dān）向的問題，泵體眾多軸係零件之間的故（gù）障影響是相互的。泵軸彎曲（qǔ），軸承座（zuò）與泵（bèng）軸的同（tóng）軸度偏差，造成葉輪、導葉輪、泵殼、密封環、軸套的磨損，使泵體振（zhèn）動加大，軸向推力也（yě）增大，而（ér）平衡盤與平衡座也發生摩擦。反之泵體振動也（yě）會（huì）因平衡盤的摩擦而升高，從而使（shǐ）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（yè）輪密封（fēng）環間（jiān）隙的影響
檢（jiǎn）查中發現，葉輪的密封（fēng）環間隙磨損（sǔn）較為嚴重，檢修（xiū）規程要（yào）求控製在（zài）0.3～0.44mm，而實（shí）際多數已達到1mm以上，有的間隙甚至有2mm。當密封環的間隙變大後（hòu）使葉輪前蓋板與泵腔內產生了徑向流動，當有徑向流動時，會改變泵（bèng）腔內（nèi）的壓力分布，使前泵（bèng）腔（qiāng）中液（yè）體壓強減小。這是因為葉輪（lún）出口壓力不變，液體在流動中必然產生附（fù）加壓力（lì）。於是增大了軸向力。8個葉輪的密封環間隙都有較（jiào）大磨損（sǔn），單個葉輪的軸向推力也（yě）都增大了，而整（zhěng）台（tái）泵的軸向推力是8個葉輪軸向推力的迭加。而且導葉（yè）輪與葉輪之間的間隙（xì）也磨損增大（dà），又進一步增大了軸向推力。整個軸向（xiàng）推力（lì）增大後，以前平衡盤的結構就不能完全抵（dǐ）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（qián）泵軸（zhóu）材質為316奧氏體不鏽鋼，實際運行中剛度（dù）不夠，後改為強度和硬度更高（gāo）的00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以（yǐ）達到更好（hǎo）的剛度，加工新軸，確保其徑向圓跳動以軸承處軸頸（jǐng）為基準（zhǔn）不大於（yú）0.03mm。同時加工各（gè）級軸套（tào）予以更換。第二，將軸承座的內孔光刀後重（chóng）新鑲套，保證安裝（zhuāng）軸承後，軸承中（zhōng）心與泵軸的同軸度，減小振動，避免內部（bù）零件摩擦。第三，以前（qián）平（píng）衡（héng）盤與（yǔ）平衡套的（de）材質（zhì）也是316不（bú）鏽鋼，為了增強平衡盤的耐磨性，采用對其表麵用壓弧焊進行堆焊，焊（hàn）條用硬度較高的00Cr25Ni22Mo2不鏽鋼。
四、工藝操作中應注意的問題
對（duì）於多級（jí）離心泵的操作，要（yào）注意一些問題。先應（yīng）避免頻繁切泵，在啟泵及切泵過程中，要注意防止泵的汽化。在啟泵之前，為了防止進出口閥內漏（lòu）而使介質在泵體氣（qì）化或氣蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與（yǔ）靜環之間形不成液膜而發生摩擦損傷。所以啟泵前（qián）引入（rù）介質後應充分排氣，待泵體溫度降下來（lái）後再啟動泵運動。如遇泵啟動後出口無壓力，應立即停泵，排氣充分後再（zài）啟動。工藝操（cāo）作要求平穩。
一、故障現象
該（gāi）類泵投產以來，維（wéi）修難度較高，故障現象多（duō）表現（xiàn）為泵體振動大（dà），機械密封（fēng）泄漏，多次（cì）振動速度達13mm/s以上，電機電流超標跳車。初兩次檢（jiǎn）修隻拆（chāi）開（kāi）前後端蓋檢查軸（zhóu）承、機械封和（hé）出液端（duān）的平（píng）衡（héng）盤，更換了軸承和機械封的損壞部件，每次均發現平衡盤及平衡（héng）座端麵有不同程度摩擦損傷，按經驗將光（guāng）刀回裝後（hòu）故障（zhàng）現象仍舊。後將整個（gè）泵體大修解體，檢查所有零（líng）件，發現各級葉輪、導葉輪（lún）、軸套、平衡盤、平衡（héng）套及密封環都存在不同程度的磨損，泵（bèng）軸彎曲，軸承座與泵軸的同軸度偏差（chà）較大。
二、原因分析
1、 多級離心泵存在較大（dà）軸向推力
每次檢修拆開檢查平衡盤，都發現其表麵被擦（cā）傷，多為軸向推力過大而造成的。多級離心泵的軸向推力比單級離心（xīn）泵（bèng）大得多，如果設單級葉輪的（de）軸向推力為FA，對同樣尺寸的多級離心泵葉輪，其級數為i，則（zé）總的軸向推力為iFA，多（duō）級離心泵的軸向推力可在幾（jǐ）十kN，甚至上百kN。它的軸（zhóu）向推力的（de）平衡方法是采用（yòng）平衡盤。離心泵正常工（gōng）作時，末級葉輪出（chū）口處（chù）壓力P2通過徑向間隙b後，泄（xiè）漏到平（píng）衡盤中間室的液體壓力降（jiàng）到平衡盤前（qián）的（de）壓力（lì）P1，液體再經過軸向間隙，壓力降為P0，在（zài）平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的存在（zài），作用在相應的有（yǒu）效麵積上，便產生了與軸（zhóu）力（lì）方向相反的平衡力-FA。若因負（fù）荷的變化使軸向推力增大，當作用在平衡盤上的平（píng）衡（héng）還未（wèi）改變時，軸（zhóu）向推（tuī）力將大於平衡力，轉子便朝吸入側位移一段微小（xiǎo）距離。此時，軸向間隙減小，泄漏的液體（tǐ）量將會減小。而徑向間（jiān）隙b是不變的，當泄漏量減（jiǎn）小時（shí），阻力（lì）損（sǔn）失減少，平衡盤前（qián）的壓力P1升高。同時泄漏量減少也會使平衡室內的壓力P0下降。這樣在平衡盤兩側的（de）壓力（lì）差增大，平衡（héng）力增加。直到軸（zhóu）向間隙b0減少（shǎo）到使（shǐ）平（píng）衡力與（yǔ）軸向推力相（xiàng）等為止。反（fǎn）之亦然。
2、 零件的相互影響
密封環間隙及葉（yè）輪與（yǔ）導葉輪間隙（xì）磨損增大終導致平衡盤磨損，這並不是一個單（dān）向的問題，泵體眾多軸係零件之間的故（gù）障影響是相互的。泵軸彎曲（qǔ），軸承座（zuò）與泵（bèng）軸的同（tóng）軸度偏差，造成葉輪、導葉輪、泵殼、密封環、軸套的磨損，使泵體振（zhèn）動加大，軸向推力也（yě）增大，而（ér）平衡盤與平衡座也發生摩擦。反之泵體振動也（yě）會（huì）因平衡盤的摩擦而升高，從而使（shǐ）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（yè）輪密封（fēng）環間（jiān）隙的影響
檢（jiǎn）查中發現，葉輪的密封（fēng）環間隙磨損（sǔn）較為嚴重，檢修（xiū）規程要（yào）求控製在（zài）0.3～0.44mm，而實（shí）際多數已達到1mm以上，有的間隙甚至有2mm。當密封環的間隙變大後（hòu）使葉輪前蓋板與泵腔內產生了徑向流動，當有徑向流動時，會改變泵（bèng）腔內（nèi）的壓力分布，使前泵（bèng）腔（qiāng）中液（yè）體壓強減小。這是因為葉輪（lún）出口壓力不變，液體在流動中必然產生附（fù）加壓力（lì）。於是增大了軸向力。8個葉輪的密封環間隙都有較（jiào）大磨損（sǔn），單個葉輪的軸向推力也（yě）都增大了，而整（zhěng）台（tái）泵的軸向推力是8個葉輪軸向推力的迭加。而且導葉（yè）輪與葉輪之間的間隙（xì）也磨損增大（dà），又進一步增大了軸向推力。整個軸向（xiàng）推力（lì）增大後，以前平衡盤的結構就不能完全抵（dǐ）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（qián）泵軸（zhóu）材質為316奧氏體不鏽鋼，實際運行中剛度（dù）不夠，後改為強度和硬度更高（gāo）的00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以（yǐ）達到更好（hǎo）的剛度，加工新軸，確保其徑向圓跳動以軸承處軸頸（jǐng）為基準（zhǔn）不大於（yú）0.03mm。同時加工各（gè）級軸套（tào）予以更換。第二，將軸承座的內孔光刀後重（chóng）新鑲套，保證安裝（zhuāng）軸承後，軸承中（zhōng）心與泵軸的同軸度，減小振動，避免內部（bù）零件摩擦。第三，以前（qián）平（píng）衡（héng）盤與（yǔ）平衡套的（de）材質（zhì）也是316不（bú）鏽鋼，為了增強平衡盤的耐磨性，采用對其表麵用壓弧焊進行堆焊，焊（hàn）條用硬度較高的00Cr25Ni22Mo2不鏽鋼。
四、工藝操作中應注意的問題
對（duì）於多級（jí）離心泵的操作，要（yào）注意一些問題。先應（yīng）避免頻繁切泵，在啟泵及切泵過程中，要注意防止泵的汽化。在啟泵之前，為了防止進出口閥內漏（lòu）而使介質在泵體氣（qì）化或氣蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與（yǔ）靜環之間形不成液膜而發生摩擦損傷。所以啟泵前（qián）引入（rù）介質後應充分排氣，待泵體溫度降下來（lái）後再啟動泵運動。如遇泵啟動後出口無壓力，應立即停泵，排氣充分後再（zài）啟動。工藝操（cāo）作要求平穩。
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