離心泵的故障分析

謝雷振　王靜　孫滕

摘要：離心泵廣泛應用于煉化、采油、電力、冶金等行業中，它運行狀態的好壞，直接影響環保和生產等安全工作，加強對其維護與管理，防止設備發生事故，具有十分重要的意義。隨著工業的發展，新時期對設備的檢、維修工作提出了更為嚴格的要求。

關鍵詞：離心泵；故障診斷；設備維護

引言

隨著現代工業發展以及科學技術的不斷更新，機械設備在企業生產活動中占據越來越重要的地位。離心泵作為一種重要的機械設備，一直以來得到廣泛的應用。離心泵的基本構造是由六部分組成的，分別是：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環，填料函。離心泵工作室，其高速旋轉的葉輪葉片將帶動水轉動，不斷的將水甩出，達到輸送的目的。正是由于離心泵的重要性，其一旦產生故障，輕者造成設備性能的弱化，重者將造成災難性的后果。為此，對離心泵的故障診斷就顯得尤為重要。從目前的設備故障診斷來看，很多企業依然沿襲舊有的定期以及計劃維修方法，這種方法造成維修工作的盲目性，很多設備沒有問題卻依然被反復拆卸，造成機械性能往往不理想，甚至低于檢修前，而且造成時間以及資金的無效投入。下面本文結合離心泵，對其產生故障的類型以及診斷方法進行了探討。

一、離心泵的管理措施

對離心泵的潤滑執行“五定”、“三過濾”潤滑管理制度。五定即定點、定質、定量、定期、定人，三過濾即入庫過濾、發放過濾、加油過濾，并確保制度的執行；制定停運超過24小時離心泵盤泵制度方法是在泵軸上做不同顏色的標識，每天停運泵盤成規定顏色；實行以可靠性為中心的維修（RCM）管理辦法，定期對現場設備運行狀況進行監測，發現問題，及時處理。

二、離心泵工作原理

離心泵在工作時，依靠高速旋轉的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得能量以提高了壓強。當葉輪快速轉動時，葉片促使介質很快旋轉，旋轉著的介質在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內的水被拋出后，葉輪的 中心部分形成真空區域。一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續不斷地工作。

三常見故障原因分析

3.1 機械密封失效原因

機械密封失效的原因主要有彈性元件失效、動靜環失效、密封圈失效。

3.1.1 彈性元件失效

彈性元件的失效又分為斷裂和失彈。斷裂是因為泵長期運轉不平穩，出現抽空和大幅振動的情況較多，彈性元件在長期交變載荷的作用下而產生疲勞，出現斷裂現象。造成斷裂的其他原因有可能是焊接不牢固或者相關熱處理不合理造成的，對于此類問題多進行彈性元件更換，查找泵抽空和震動的原因進行消除。失彈主要是因為高溫環境中形成，有部分因為元件間隙的結垢造成，可以通過封油沖洗以及軟化水方法來解決；另一種是彈性元件在高溫下因彈性元件材質、焊接工藝及焊接后的熱處理等問題而形成的失彈，解決此類問題可以通過彈性元件的材質和波形設計改善來解決，如選用耐高溫、耐腐蝕的合金材料。

3.1.2 動靜環失效

動靜環失效的原因其一是在高溫介質下，密封環的鑲嵌結垢形成松動和脫落，這種失效通常可以采用整體結構和堆焊硬質合金來解決，如果因摩擦副配對而無法改變鑲嵌結構時，可以通過適當的過盈量、密封膠無機粘接或是改善環座材料，裝配前還需做好缺陷和松動的檢查。其二，動在泵過快預熱中產生應力裂紋，導致運轉中泄漏發生，在泵出現抽空和振動等情況過多后，動靜環的石墨環會出現脫離而造成破碎，形成軸封的失效。其三、泵的長期運轉下彈性元件壓縮比過大以及端面間壓力過大造成摩擦副靜環出現嚴重磨損而導致失效。

3.1.3 密封圈失效

密封圈失效的原因可能是老化和嵌入溝槽造成。密封圈的材質如果與介質不適當，就容易產生體積膨脹而出現過多的摩擦熱，加速材料老化，一般在中、高溫介質中采用氟橡膠等耐熱材料可以得到有效解決。在密封圈遇冷時會出現暫時的硬化，這也會出現斷裂，這種硬化會在溫度恢復后恢復，對特殊環境使用就需要選擇耐寒材料。另外由于密封圈屬于易損件，保存過程中應盡量避免陽光直射和高溫，放置在防潮袋中，在陰涼處存放。

3.2 電機類故障

3.2.1 轉子類不平衡故障

泵的轉子部件質量偏心、轉子部件出現缺失而造成的故障一般稱為轉子的不平衡，這種故障在旋轉類機械較為常見。通常是設備的一個轉子為一根軸與幾個輪盤組成的，輪盤上都可能存在質量的偏心，對于兩個及以上的輪盤有可能將多質點的質量偏心合成一個或者多個矢量，造成轉子的不平衡類問題或造成偶不平衡型平衡類問題，以及力與偶負荷型不平衡問題。

3.2.2 偏心轉子故障

定子與轉子之間由于不同心產生的故障被稱作偏心。當泵存在幾何偏心時，除了將有一介頻率震動外，有可能還會由流體不平衡造成的葉輪葉片通過頻率倍頻的振動。有偏心造成的激振力與負荷有關，而與轉速沒有直接關系，所以，對偏心故障的診斷，一般需要改變負荷情況，進行對比測試才能肯定。

3.3 聲音異常或震動過大

泵在正常運行時，整個機組應平穩，聲音應當正常。如果機組有雜音或異常振動，則往往是泵故障的先兆，應立即停機檢查，排除隱患。泵機組振動的原因很復雜，從引發振動的起因看主要有機械、水力等方面。

機械方面：1）葉輪平衡未校準，當即刻校正；2）泵軸與電動機軸不同心，當校正；3）基礎不堅固，臂路支架不牢，或地腳螺栓松動；4）泵或電機的轉子轉動不平衡。

水力方面：1）吸程過大，葉輪進口產生汽蝕；水流經過葉輪時在低壓區出現氣泡，到高壓區汽泡潰滅，產生撞擊引起振動，此時應降低泵的安裝高度；2）泵在非設計點運行，流量過大或過小，會引起泵的壓力變化或壓力脈動；3）泵吸入異物，堵塞或損壞葉輪，應停機清理。4）進油池形狀不合理、龍其是當幾臺水泵并聯運行時，進油管路布置不當，出現漩渦使泵吸入條件變壞。共振引起的振動，主要是轉子的固有頻率和泵的轉速一致時產生，應針對以上故障原因，做出判斷后采取相應的辦法解決。

四、故障預防措施

（1）加強員工的責任心的培養，加大技能安全培訓，上崗員工必須經常進行培訓，做到技術嫻熟保證離心泵的潤滑良好。

（2）加強制度的檢查與落實。

（3）流量變化平緩，一般不做快速大幅度調整。

（4）嚴格執行操作規程，杜絕違章操作和野蠻操作。

（5）操作工做好運行狀態監測，發現問題及時分析處理，不能解決的做好上報工作。

（6）定期清理泵入口過濾器。

五、結束語

總之，離心泵結構復雜，零件眾多，在其運行過程中容易產生各種故障，有的故障突發性的，有的是隨機性的。有時同時出現集中故障。針對此情形，需要我們不斷加強對離心泵故障產生與診斷的研究，利用新興的電子技術，對故障機理和特征做更深入的研究，從而不斷找出問題、分析問題、解決問題，在此過程中不斷積累經驗，從而提高離心泵的運行效果，為企業生產保駕護航。

參考文獻：

[1]袁小宏，屈梁生.機器振動診斷中信號處理方法的研究[J].西安交通大學學報.2001（07）

[2]黃啟明，錢宇，林偉璐，李秀喜.化工過程故障診斷研究進展[J].化工自動化及儀表.2000（03）

[3]王琳.機械設備故障診斷與監測的常用方法及其發展趨勢[J].武漢工業大學學報.2000（03）

[4]牛明忠等編著.設備故障的振動識別方法與實例[M].冶金工業出版社，1995

[5]陳克興，李川奇主編，黃天桂等編寫.設備狀態監測與故障診斷技術[M].科學技術文獻出版社，1991