多級離心泵振（zhèn）動、泄漏分析
發布時（shí）間：2025-03-12 瀏覽次數：117
多級離心泵因（yīn）其高揚程、中壓力、大流量、穩（wěn）定性好等特點在煉油（yóu）化工企業得到廣泛應用。
一、故障現象
該類泵投產以來，維修難度較高，故障現象多表現為泵體（tǐ）振動大，機械密封泄漏（lòu），多次振動（dòng）速度達13mm/s以上，電機電（diàn）流超標跳車。初兩次檢修隻拆開前後端蓋（gài）檢查軸承、機械封和出液端的平衡盤，更換了軸承和（hé）機械封的損壞部件，每次均發現平衡盤及（jí）平衡座端麵有不（bú）同程度摩擦損傷，按經驗將光刀回（huí）裝後故障現象仍舊（jiù）。後將整個（gè）泵體大修解體，檢查所有零件，發現各級葉輪、導葉輪、軸套、平衡盤、平衡套及密（mì）封環都存在不同程度的磨損，泵軸彎曲，軸承座與泵軸的同軸度偏差較大。
二、原因分（fèn）析（xī）
1、 多級離心泵存在（zài）較大軸向推力
每次檢修拆（chāi）開檢查（chá）平衡盤，都發現其表麵被（bèi）擦傷，多為軸向推力過大而（ér）造成的。多級（jí）離心泵的軸向推力比單級離心泵大（dà）得多，如果設（shè）單級葉輪的軸向推力為FA，對同樣尺寸的（de）多級離心泵葉輪，其級數為i，則總的（de）軸（zhóu）向推力為iFA，多級離心泵的軸向推（tuī）力可在幾十kN，甚至上百kN。它的軸向推力的平衡方法是采用（yòng）平衡盤。離心泵正常工作時，末級葉輪出（chū）口處壓力P2通過徑向間隙b後，泄漏到平衡盤中（zhōng）間（jiān）室的液體壓力降到平衡盤前的壓力P1，液體再經（jīng）過軸向間隙，壓力降為P0，在平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的（de）存在，作用在（zài）相應的有效麵積上，便產生了與軸力方向相反的平衡力-FA。若因負荷的變化使（shǐ）軸向推力增大，當作用在平（píng）衡（héng）盤上的平衡還（hái）未改變時，軸向推力將大於平衡力（lì），轉子便朝吸入側位移一段微小距離。此時，軸向間隙減小，泄漏（lòu）的液體量將會減小。而徑向間隙b是不變的，當泄漏量減小時，阻力損失減少，平（píng）衡盤前（qián）的壓力P1升（shēng）高。同時泄（xiè）漏量（liàng）減少也會使平衡室內的壓（yā）力P0下降。這樣（yàng）在平衡盤兩側的壓力差增大，平（píng）衡力（lì）增加。直到軸向間（jiān）隙b0減（jiǎn）少到使平衡力與軸向推力相（xiàng）等為止。反之亦然。
2、 零件的相互影響
密封環間隙及葉輪與導葉輪間隙磨損增大終導致平衡盤磨（mó）損（sǔn），這並不（bú）是一個單向的問（wèn）題，泵（bèng）體眾多軸係（xì）零件之間的故（gù）障影響是相互的。泵軸彎曲，軸承座與泵軸的同（tóng）軸度偏（piān）差，造成葉輪、導葉輪、泵殼、密封環、軸套（tào）的磨損（sǔn），使泵體振動加大，軸向推力也增大，而平衡盤與（yǔ）平衡座也發生摩擦。反之泵（bèng）體振動也會因平衡盤的摩擦而升高，從（cóng）而使葉（yè）輪、導葉（yè）輪、密封（fēng）環、軸套（tào）、軸（zhóu）承等零件的（de）磨損加劇，故障進一步惡化。
3、 葉輪密封環（huán）間隙的影響（xiǎng）
檢查中發現，葉輪的密封環間隙磨損（sǔn）較為嚴重，檢修規程要求控（kòng）製在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，會改變泵腔內的壓力分布，使前泵腔中液體（tǐ）壓強減小（xiǎo）。這是因為葉輪出口壓力（lì）不變，液體在（zài）流動（dòng）中必（bì）然產生附加壓（yā）力。於是增大了軸向力。8個葉（yè）輪（lún）的密封環間隙都有較（jiào）大磨損，單個葉輪的軸向推力也都增大了（le），而整台泵的軸向推力是8個（gè）葉輪軸向（xiàng）推力的（de）迭加。而且（qiě）導葉輪與葉輪（lún）之間的間（jiān）隙也磨（mó）損增大，又進（jìn）一步增大了軸（zhóu）向推力。整個軸向推力增大後，以前平衡盤的（de）結構就不能完全抵消軸（zhóu）向（xiàng）推力了。
三 、處理（lǐ）措施
針對具體問題，作出了以下幾方麵的處理：一，以（yǐ）前泵軸材質為316奧氏體不（bú）鏽鋼（gāng），實（shí）際運行中剛（gāng）度不夠，後改為強度和硬度更高的（de）00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以達到更好的剛度（dù），加工新軸，確保其徑向圓（yuán）跳動以軸（zhóu）承處軸頸為基準不大於0.03mm。同時加工（gōng）各級軸套予以（yǐ）更換。第二，將（jiāng）軸承座的內孔光刀後重新（xīn）鑲套，保證安裝軸承後，軸承中心與泵軸的同軸度，減小振動，避免內部零件摩擦。第（dì）三，以前平衡盤與（yǔ）平衡套的材質也是316不鏽鋼，為了（le）增強平衡盤的（de）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（bú）鏽（xiù）鋼。
四、工藝操作中應注意（yì）的問題
對於多級離心泵的（de）操作（zuò），要（yào）注意（yì）一些問題。先應避免頻繁切泵，在啟泵及切（qiē）泵過程中（zhōng），要（yào）注意防（fáng）止泵的汽化。在啟泵之前，為了防止進出口閥內漏而使介質在泵體氣化或氣蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與靜環（huán）之（zhī）間（jiān）形不成（chéng）液膜而發生摩擦損傷。所以啟泵前引入介質後應充分排氣，待泵（bèng）體溫度降下來後再啟動泵運動（dòng）。如遇泵啟動後出口無壓力，應（yīng）立即停泵，排氣充分後再啟（qǐ）動（dòng）。工藝操作要求平穩。
一、故障現象
該類泵投產以來，維修難度較高，故障現象多表現為泵體（tǐ）振動大，機械密封泄漏（lòu），多次振動（dòng）速度達13mm/s以上，電機電（diàn）流超標跳車。初兩次檢修隻拆開前後端蓋（gài）檢查軸承、機械封和出液端的平衡盤，更換了軸承和（hé）機械封的損壞部件，每次均發現平衡盤及（jí）平衡座端麵有不（bú）同程度摩擦損傷，按經驗將光刀回（huí）裝後故障現象仍舊（jiù）。後將整個（gè）泵體大修解體，檢查所有零件，發現各級葉輪、導葉輪、軸套、平衡盤、平衡套及密（mì）封環都存在不同程度的磨損，泵軸彎曲，軸承座與泵軸的同軸度偏差較大。
二、原因分（fèn）析（xī）
1、 多級離心泵存在（zài）較大軸向推力
每次檢修拆（chāi）開檢查（chá）平衡盤，都發現其表麵被（bèi）擦傷，多為軸向推力過大而（ér）造成的。多級（jí）離心泵的軸向推力比單級離心泵大（dà）得多，如果設（shè）單級葉輪的軸向推力為FA，對同樣尺寸的（de）多級離心泵葉輪，其級數為i，則總的（de）軸（zhóu）向推力為iFA，多級離心泵的軸向推（tuī）力可在幾十kN，甚至上百kN。它的軸向推力的平衡方法是采用（yòng）平衡盤。離心泵正常工作時，末級葉輪出（chū）口處壓力P2通過徑向間隙b後，泄漏到平衡盤中（zhōng）間（jiān）室的液體壓力降到平衡盤前的壓力P1，液體再經（jīng）過軸向間隙，壓力降為P0，在平衡盤兩側由於壓力差P1-P0的（de）存在，作用在（zài）相應的有效麵積上，便產生了與軸力方向相反的平衡力-FA。若因負荷的變化使（shǐ）軸向推力增大，當作用在平（píng）衡（héng）盤上的平衡還（hái）未改變時，軸向推力將大於平衡力（lì），轉子便朝吸入側位移一段微小距離。此時，軸向間隙減小，泄漏（lòu）的液體量將會減小。而徑向間隙b是不變的，當泄漏量減小時，阻力損失減少，平（píng）衡盤前（qián）的壓力P1升（shēng）高。同時泄（xiè）漏量（liàng）減少也會使平衡室內的壓（yā）力P0下降。這樣（yàng）在平衡盤兩側的壓力差增大，平（píng）衡力（lì）增加。直到軸向間（jiān）隙b0減（jiǎn）少到使平衡力與軸向推力相（xiàng）等為止。反之亦然。
2、 零件的相互影響
密封環間隙及葉輪與導葉輪間隙磨損增大終導致平衡盤磨（mó）損（sǔn），這並不（bú）是一個單向的問（wèn）題，泵（bèng）體眾多軸係（xì）零件之間的故（gù）障影響是相互的。泵軸彎曲，軸承座與泵軸的同（tóng）軸度偏（piān）差，造成葉輪、導葉輪、泵殼、密封環、軸套（tào）的磨損（sǔn），使泵體振動加大，軸向推力也增大，而平衡盤與（yǔ）平衡座也發生摩擦。反之泵（bèng）體振動也會因平衡盤的摩擦而升高，從（cóng）而使葉（yè）輪、導葉（yè）輪、密封（fēng）環、軸套（tào）、軸（zhóu）承等零件的（de）磨損加劇，故障進一步惡化。
3、 葉輪密封環（huán）間隙的影響（xiǎng）
檢查中發現，葉輪的密封環間隙磨損（sǔn）較為嚴重，檢修規程要求控（kòng）製在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，會改變泵腔內的壓力分布，使前泵腔中液體（tǐ）壓強減小（xiǎo）。這是因為葉輪出口壓力（lì）不變，液體在（zài）流動（dòng）中必（bì）然產生附加壓（yā）力。於是增大了軸向力。8個葉（yè）輪（lún）的密封環間隙都有較（jiào）大磨損，單個葉輪的軸向推力也都增大了（le），而整台泵的軸向推力是8個（gè）葉輪軸向（xiàng）推力的（de）迭加。而且（qiě）導葉輪與葉輪（lún）之間的間（jiān）隙也磨（mó）損增大，又進（jìn）一步增大了軸（zhóu）向推力。整個軸向推力增大後，以前平衡盤的（de）結構就不能完全抵消軸（zhóu）向（xiàng）推力了。
三 、處理（lǐ）措施
針對具體問題，作出了以下幾方麵的處理：一，以（yǐ）前泵軸材質為316奧氏體不（bú）鏽鋼（gāng），實（shí）際運行中剛（gāng）度不夠，後改為強度和硬度更高的（de）00Cr25Ni22Mo2奧氏體不鏽鋼以達到更好的剛度（dù），加工新軸，確保其徑向圓（yuán）跳動以軸（zhóu）承處軸頸為基準不大於0.03mm。同時加工（gōng）各級軸套予以（yǐ）更換。第二，將（jiāng）軸承座的內孔光刀後重新（xīn）鑲套，保證安裝軸承後，軸承中心與泵軸的同軸度，減小振動，避免內部零件摩擦。第（dì）三，以前平衡盤與（yǔ）平衡套的材質也是316不鏽鋼，為了（le）增強平衡盤的（de）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（bú）鏽（xiù）鋼。
四、工藝操作中應注意（yì）的問題
對於多級離心泵的（de）操作（zuò），要（yào）注意（yì）一些問題。先應避免頻繁切泵，在啟泵及切（qiē）泵過程中（zhōng），要（yào）注意防（fáng）止泵的汽化。在啟泵之前，為了防止進出口閥內漏而使介質在泵體氣化或氣蝕，造成平衡盤與平衡座、機封的動環與靜環（huán）之（zhī）間（jiān）形不成（chéng）液膜而發生摩擦損傷。所以啟泵前引入介質後應充分排氣，待泵（bèng）體溫度降下來後再啟動泵運動（dòng）。如遇泵啟動後出口無壓力，應（yīng）立即停泵，排氣充分後再啟（qǐ）動（dòng）。工藝操作要求平穩。
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