淺析離心泵振動故障分析、排查與檢修處理

蘇猛

摘要：離心泵作為工業領域常見的基礎生產設備，主要是利用高速旋轉所形成的離心力達到輸送液體的目的。如果離心泵發生故障將直接影響到液體的正常輸送，甚至液體發生泄漏，導致工業生產安全事件，為此有必要對離心泵故障進行有效的防控。振動故障是引發離心泵故障的常見原因，本文就離心泵振動故障與排查措施進行論述，以供參考。

關鍵詞：離心泵;振動故障;排查

離心泵結構簡單、安裝方便，在諸多領域都得到了大量的應用，如冶金、工業、航天、航海、城市給排水等領域。由于離心泵的應用越來越普遍，日常維護與故障診斷成為離心泵日常運維中的重點內容。其中，振動故障屬于離心泵日常運行中經常出現的問題，可損害離心泵零部件、造成流體泄露、設備運行不穩定等。而造成振動故障的原因有很多，因此需要仔細排查找到故障原因，才能對癥解決。

1、離心泵工作原理

盡管離心泵有多種類型，其具體結構用途也是不同的，但是其基本工作原理與重點部件是大致相同的。該設備是基于離心力原理制作的，驅動電機利用泵軸帶動葉輪旋轉進而形成離心力[1]。通過離心力液體順著葉片流道進入葉輪出口，通過泵體收集再輸送至排出管。與此同時，液體從葉輪得到能量，自身的動能與靜壓力都會變大，促使液體向工作地點流動。當葉輪旋轉時吸入口處就會產生負壓，而葉輪中心部位與貯液槽之間就會有壓差形成，在壓差影響下液體就會不斷被壓入葉輪吸入口中，然后不斷被甩出，從而實現流體的持續性輸送。

2、離心泵振動故障分析

2.1轉子不平衡引發的振動

（1）轉子不平衡原因

轉子作為離心泵的重點構成部件，由葉輪、泵軸、導葉片等零部件組成。造成轉子不平衡的原因有很多，一種是機組中心度調整不合理，軸瓦間隙偏大或緊力偏小;一種是泵站級間匹配度不好，低水位運行導致機組發生竄動;還有一種是葉輪葉片槽道寬度較小被木塊或雜物卡住導致振動。這種故障通常在泵體上出現，也可能導致驅動電機發生被動振動[2]。如此，將大幅降低離心泵的工作效率，而且振動故障的聲音偏小，不易被人察覺，通常被發現時已經較晚，機封、軸承已受到較大的影響。

（2）排查方法

轉子葉輪脫落或磨損是造成轉子不平衡問題的常見原因。在日常工作中離心泵的作用主要是輸送流體，而流體長時間沖刷葉輪就容易造成葉片磨損。另外，流體中包括不少固體物質，也會加重對葉輪葉片的破壞程度。因此，需定期檢驗離心泵，以便及時發現受損的葉輪，盡快加以更換。氣蝕現象在離心泵中也可能發生，這種現象也會破壞葉片，嚴重的可導致葉片穿孔、脫落、腐蝕，從而導致離心泵不平衡[3]。若轉子發生彎曲可能引起泵體與葉輪之間碰撞摩擦，進而影響到離心泵的正常運行，若未及時發現這一問題也會導致離心泵故障。

2.2軸承磨損引發的振動

（1）軸承磨損原因

造成離心泵振動故障的一個常見原因就是軸承磨損問題。以立式離心泵為例，軸承磨損將使內外套之間的間距逐步增大，導致轉子漸漸偏離軌道，進而引起離心泵振動。如果離心泵配備的是滑動軸承，當瓦蓋間的壓力過高或軸瓦頂部間隔非常大時都容易讓轉子振動明顯;若軸瓦未達到相應的要求則會導致干摩擦，從而導致離心泵振動[4]。由軸承磨損引發的離心泵振動故障，其振動特點非常復雜，需經過仔細排查才能找到原因。有的是驅動端與非驅動端引發的問題，有的是單側磨損造成的，因此，必須對相應的故障點進行檢測才能排除故障。

（2）排查方法

由軸承磨損引發的離心泵振動故障的常見表現形式包括振動與發熱兩種。而軸承磨損的原因較為復雜，常見的有軸承間缺少潤滑油，離心泵超負荷工作，軸承工作時間超出使用壽命，不合理裝配軸承，從而造成軸承之間的磨損問題越來越嚴重，最終引發離心泵故障。因此，排查時重點是檢測導致故障的原因，為軸承添加潤滑油，改善軸承間的潤滑度。在抹潤滑油之前需檢查潤滑油內有無雜質。對確定已經壞了或超出使用期限的軸承應予以更換。另外，對故障排查工作要做好記錄，為日后的維護提供依據。

2.3氣蝕問題引發的振動

（1）氣蝕原因

離心泵在工作過程中液體壓強會從泵吸入口向葉輪入口逐步降低，葉片入口周邊K處的壓強最小，之后葉輪對液體做功，壓強會迅速增高。若被輸送液體溫度下的飽和蒸氣壓≥K處的最小壓強，有的液體就會氣化，有氣泡形成，而且之前溶于液體內的部分活潑氣體也會逸出，出現氣泡，如氧氣。同時，這些氣泡會隨著液體進入泵的葉片間的流道向外緣方向流動，液體壓強逐步增大，氣泡又會被壓強凝結消失。而氣泡凝結的一瞬間，氣泡原來所在空間將受到周邊液體高速沖擊產生的較大壓力，沖擊頻率可達到1秒幾萬次。特別是葉片表面周圍有氣泡凝結時大量液體質點就會錘擊葉片，如細小的高頻率水[5]。另外，氣泡中如氧氣這樣的活潑氣體容易與金屬材料發生化學反應，導致葉輪表面被損壞，表現為海綿狀或蜂窩狀，這就被稱為“氣蝕”。當這一現象出現時泵體就會振動，有噪音，而且泵的揚程、流量及運行效率都會大幅下降，導致泵出現故障。

（2）排查方法

在安裝離心泵的過程中需將吸水管路、進水口縮短，并將彎頭與閥門的數量減少。在離心泵運行時要注意不能長時間大流量運輸。可選擇雙吸泵來降低進口的流速。另外，可將葉輪葉片采用耐氣蝕的材料制作，從而減輕氣蝕造成的危害。

3、結語

總之，離心泵作為工業生產領域中常見的生產設備，必須做好日常的維護與保養管理，確保設備能夠正常運轉。其中，要做好振動故障的排查分析，對引發振動故障的原因進行認真分析，找到合適的故障處理方法，及時排除離心泵振動故障。同時，要做好檢修記錄，便于日后設備維護工作的開展。

參考文獻

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[2]夏智富，李秀偉，丁貴濤.高速離心泵振動故障診斷與分析[J].煉油與化工，2010，（5）：28-30.

[3]張勝國，張紹英，傅立峰，等.離心泵振動故障診斷及解決措施[J].合成技術及應用，2020，35（3）：51-54.

[4]劉和明，劉 艷.離心泵故障診斷研究現狀與發展趨勢[J].農業科技與裝備，2019，（1）：70-75.

[5]陳紀波.離心泵振動的原因及消除措施[J].青島科技大學學報，2015，36（Z2）：149-150.