系统引起的离心泵故障与排除

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离心泵属于通用性机械 ，广泛应用于冶金、石油、化工以及市政等国民经济的各个部门。离心泵故障按产生的原因可以分成泵本身的机械故障和整个泵组运行系统引起的故障两类。泵本身的故障如密封失效、轴承损坏和部件磨损等较容易判断和处理。而由于泵和管道等组成的整个泵组工艺系统存在缺陷，导致泵出现振动、噪声、过负荷，甚至出现部件损坏等，使泵寿命大幅缩短，这类故障产生的原因非常隐蔽，不易查明。本文主要通过几个实例，针对泵组工艺系统引起的离心泵常见故障进行分析，提出相应的排除方法和对策。

二 泵的进出口管路缺陷离心泵进出口管路存在的缺陷经常被泵的操作和维修人员所忽视，由此导致的离心泵故障又较难被发现和判断，常见的主要有吸入管路进气、泵进口有异物、泵出口管路存在气堵等几种情况。

1.吸入管路进气运行中离心泵的吸入管路-般说是负压的，进口阀门缺陷、管道破损、法兰连接面不平整及垫床安装不到位等都会导致泵吸入管路进气。对储液槽液位高于泵安装高度的离心泵系统，如图1所示，它是-种最简单和常见的离心泵系统结构，由储液槽、进出口阀门、泵以及进出口管路等组成。有些存在缺陷的进口管路由于7 033kW，余热汽轮机4 350kW。余热汽轮机回收的能量直接作用在轴系上，降低电动机功率约62%。

将烧结余热发电改为直接拖动烧结主抽风机，双能源驱动烧结主抽风机向烧结工序供风，使驱动烧结主抽风机的电动机降低电流而节能。省去了先由热能转为电能，再转换为机械能之间能源重复损失，再次提高了余热回收的效率。同时，SHRT机组将原有的庞大系统简化合并，取消原发电机组厂房、发电机及发配电系统，合并自控系统、润滑调节油系统和动力油系统等。

该技术目前得到了市场的极大认可，先后有多家66 i 年糊钢铁企业对该技术进行了咨询和技术交流。为企业提供了新的市锄遇，为冶金流程节能减排提出了新的思路。

三 结语SHRT机组属于冶金流程节能减排新技术的-大创新，填补了行业空白。对冶金流程节能减排新技术的研究和应用提供了积极的借鉴意义。在机组调试、运行等方面还需要进-步的探索和研究。GM(收稿日期：2013/02/08)税辽 m曲 矿～金冶 图1 离心泵系统1.异物 2.储液槽 3.进液管 4.出口阀门 5泵 6电动机 7.进口阀门空气被吸入而没有出现漏液，并也能正常运行，但操作和维修人员经常不重视这种缺陷。

实例1：某-电解废液循环泵组系统，其液体具有较强腐蚀性，结构类似图1所示，选用的是工程塑料泵型号为HTB-ZK15.0/25，流量为200m /h，扬程为25m，电动机功率为37kW，叶轮为工程塑料和不锈钢复合结构，此泵运行时经常出现振动大，叶轮损坏，轴封寿命短。后来查明原因为该泵储液槽出口与阀门安装法兰面腐蚀，不能有效密封，泵在停止时只出现滴漏，由于储液槽法兰面修复需放空液体并停产，运行后负压作用空气被吸入，不会出现漏液而未受重视。

当泵进口阀门或管路有漏或密封不好，空气就很容易被吸进管路中，形成气泡混入液体中，由于这些气泡在不同的压力下，所占的空间不同，它们在通过叶轮流道的不同位置，压力分布不同，气泡在这种不均匀的压力作用下，先膨胀后压缩，产生了类似汽蚀的冲击，叶轮受到这种激振力的作用，会剧烈振动并发出噪声，并会导致泵断轴、叶轮冲蚀、密封损坏以及泵体泵盖破损等。

实例2：另-废液循环泵组系统 ，各种条件类似实例1，选用的是耐酸陶瓷砂浆泵，型号为HTB-ZK15.O/40～M，流量为150m /h，扬程为40m，电动机功率为45kW，泵进口阀门为橡胶管夹阀，出口为衬氟隔膜阀。正常运行时负荷率约为80%，负荷并不重，但运行过程中经常出现断轴故障，泵轴材料为304不锈钢，虽然更换了多个不同厂家的材料，均不能解决断轴现象，严重时-台泵运行-个月会断几根轴。经排查分析，发现泵进口橡胶管夹阀使用时耐负压不好，运行时会被吸扁，-段时间后橡胶管有些部位会出现裂纹，泵未运行时管夹阀橡胶管受压关闭并未能察觉漏液，但泵运行时吸入管路为负压，管夹阀打开橡胶管裂纹处在负压作用下会吸入空气，导致频繁断轴，而非泵本身原冶金/矿m通用机械G 、GMits Metdlureica，＆MfIF，du ， l因。后来把管夹阀更换为隔膜阀后，断轴现象很少再发生。

对于泵安装位置高于储液槽的泵组系统，由于空气被吸入后通常泵就不出液，故障较易被发现和排除。

而储液槽液位高于泵安装位置，特别是储液槽液位高出泵较少，只有1～2m，且吸入管径过细，或储液槽太小，液体较易被打空的泵组系统，吸入管路进气对泵的损坏则不容忽视。

实例3：某-泵组系统，选用的是耐酸陶瓷砂浆泵，型号HTB-zK5.0/30，流量为30m /h，扬程为20m，电动机功率为5.5kW，出现泵的密封、叶轮、轴承等寿命较短，有时还出现断轴故障，发现该泵组系统其储液槽是-中间槽，补充的液体不足，经常被抽空，液气同时被抽入泵系统，导致泵故障。

2.泵进口存在异物介质若含颗粒、污垢、块状物等异物，会磨损、黏附或阻塞泵的流道，造成泵部件损坏、流量不稳定等故障。异物被吸入造成进口管道或泵流道堵塞后，应拆开泵和管路，经疏通取出异物后才能正常运行。下面是- 个较为特殊的例子，导致泵流量过校实例4：某-压滤泵组系统，如图aN示，选用的是耐酸陶瓷砂浆泵，型号为HTB-zK6.5/50，流量为30m /h，扬程为50m，电动机功率为15kW。出现流量变小故障，关闭储液槽出口阀门，拆开泵进口管路和泵，未发现有异物，打开储液槽出口阀门流出液体也很多，未见异常，装好泵运行-段时间后又出现流量变小，多次拆开管路并更换泵后，故障依旧。后经检查发现故障原因是储液槽内的-个损坏后遗留在槽中的泵叶轮的拼帽，异物就是这个拼帽，其材料为工程塑料，由于其密度略高于水，当泵运行抽送液体时，损坏的拼帽被抽到泵进口，由于体积较大，不能被打入泵中，堵在泵进口，使流量变小，停泵检修时，由于停泵前未关闭出口阀门，管路上的液体回流作用，其拼帽被冲回储液槽中，拆泵时并不能被发现，再运行又会出现相同故障现象。

3.泵出口管路存在气堵在泵组运行系统中，出口管路较高处、有分支的管路上、管径较大的管道等部位易形成气体的聚集。当离心泵运行时，这些部位空气较难排出，液体流经这些位置时，局部压力升高，气体被压缩，气体体积减少，20131a g6期 ety用jx com 67 ww.. VI、锄 冶金/矿山通用机械l GM in Metalhtrgicaf&Mine 11dustrt又使这些部位压力下降，周而复始，造成液体压力剧烈波动，形成系统管路水击，这就是 气堵”。会导致整个泵系统振动，严重时会损坏泵以及管路。

实例5：某-液体输送泵系统，如图2所示，其出口管路均为塑料管道，其泵出I：1具有多个分支，可以把液体送到不同的地方，在泵起动前，出口管路由于没有液体均为空管，为把液体抽到出口1 阀门处，而关闭出口2 阀门，起动泵后，由于三通至出口2 阀门管道内的空气无法排出，产生气堵，管道出现剧烈振动后，三通至 阀门的塑料管被打断。

这类故障多出现于系统刚开始运行，系统排气不充分的时候，合理设计系统管路可以减少气堵的产生。

l ，图2 多分支离心泵系统I.储液槽 2.2#出口阀门 3.1 出171阀门 4.三通 5.泵 6.电动机 7.进口阀门三、泵的汽蚀离心泵在运行时如果液体中会产生气体，则泵较容易产生汽蚀现象，它对泵的危害很大，气体的产生通常有两种原因：-是液体中溶解有较多空气，泵进口由于产生负压，使溶于液体中的气体析出形成气泡；二是当液体温度较高时，泵进口的负压导致某区域的液体压力低于该液体的汽化压力，使部分液体出现汽化，产生气泡。当气泡在叶轮流道中随液体运动到泵的高压区后，气体又开始溶解或凝结，使气泡破灭。气泡破灭的速度极快，周围的液体以极高的速度冲向气泡破灭前所在的空间，即产生强烈的水力冲击，引起泵流道表面损伤，甚至穿透。产生汽蚀时，离心泵的流量、扬程和效率将明显降低，同时伴有噪声和泵的振动，使泵的叶轮、轴封和轴承等使用寿命大幅降低。

实例6：某-电解废液循环泵组系统 ，结构如图1所示，选用的是耐酸陶瓷砂浆泵，型号为HTB-ZK15.0/40-M，流量为150m /h，扬程为40m，电动机68 期功率为45kW，其储液槽上有多台泵分别运行，但离图中进液管最近的那台泵经常寿命较短，振动也偏大，特别是储液槽液位较低时振动更大，经分析原因为进液管下I1与储液槽液面有-段距离，液体进液过程中会有空气被带入液体中，离进液管最近的泵最容易把这些混有空气的液体抽进泵中，产生汽蚀使泵产生振动并缩短寿命。

为防止离心泵产生汽蚀现象，应避免泵进口气泡的产生。提高泵进口的压力、减少气体溶解到液体中，降低液体温度以防液体汽化，均可防止汽蚀的产生，具体常用以下几种措施。

1)保证泵装置中的汽蚀余量大于泵的汽蚀余量0.5m以上，如采鹊低泵安装高度或提高泵进口液位等办法。

2)降低液体进入叶轮的流速，可适当加大叶轮吸入口管的直径。

四、泵过负荷的原因和排除泵运行过程中出现电动机发热或电流表读数超额定值，即泵出现过负荷，是离心泵系统又-常见的故障现象。其产生的原因主要可分为两方面：-是离心泵本身机械故障，如泵的转动部分与固定部分存在摩擦、卡昨轴承烧坏，泵轴与电动机轴线不-致或弯曲，叶轮口环磨损、泵内有异物等。二是整个泵组运行系统的影响，当泵运行偏离设计点导致流量过大使泵出现过负荷，介质的密度和黏度增大，也会使泵负荷增加。

1.泵流量过大当离心泵工作转速为固定值时，其扬程H、轴功率P 、效率，7与泵的流量Q有-定的对应关系，图3为某离心泵的性能曲线。实际上泵的扬程是由管路的阻力和输送液体的高度决定的，当管路阻力变序液体输送高度降低时，泵的实际扬程变小，从而泵的流量增大，功率增高。

实例7：某-废液输送泵系统，该液体在输送过程中会在管道上结晶，导致管道内径变小，其选用型号为HTB-ZK5.0/30的耐酸陶瓷砂浆泵，流量为20m /h，扬程为30m，电动机功率为5.5kW。使用-段时间后出现 1 l lI II 、 - - - ～ ～～ 争 . /、 / rJ， ， - l l- JII la.、/，/r- ，-- - - - - O 20 40 60 8O lOO l20QI(L/s)图3 离心泵性能曲线流量变小，在对管道进行疏通后，由于未及时调整阀门导致流量过大，泵轴功率随泵的流量增大而增大，而出现泵过载烧坏电动机。

实例8：某-新液输送泵系统，结构类似图1所示，选用的是氟塑合金离心泵，型号为65FSB32，流量为25m /h，扬程为32m，电动机功率为5.5kW。由于管路改造，出口管路较长-段由管道改为溜槽后，实际流量从30m /h升为50m /h，泵轴功率大幅提高，后把相配电动机功率从5.5kW提升为7.5kW才能满足功率需求。

泵流量过大-般在泵运行初期就能表现出来，由于泵组系统的出口管道内阻力过小，出口送液高度过低，泵起动时出口阀门全开，泵运行在非设计点，均可导致泵的扬程过低，使泵在大流量下运行，出现负荷过大，电动机功率随之增加，对于普通泵容易过载而烧坏电动机。实际使用中可通过增加电动机功率，防止损坏电动机，但流量过大，泵的振动会增大，相应地对轴承温度、机封等产生影响；若吸人流量足够大，最终将导致转子扭矩过大，泵轴断裂。

由于泵未按工况选型或使用条件改变，导致流量过大，又不便更改型号时，离心泵流量通常利用出口阀门来调节，使泵运行在合理范围。但从节能考虑，还可采用下面两种措施。

1)根据离心泵的比例定律，通过变频器或改变电动机极数，来改变离心泵的运行转速，达到改变流量的目的。

2)根据离心泵的切割定律，通过切削叶轮直径，离心泵的流量和扬程均相应地下降，来达到工况要求。

2.液体物性的影响当被送液体的黏度增大时，水力摩擦损失也随之冶金/矿山通用机械GGM in$letalhu'gica ：lline htdustry l增大，泵的特性曲线均会发生变化，Q-日曲线将下移，Q- ，7也下移，而Q-P 曲线上移。通常情况下，离心泵抽送黏性液体和抽送清水相比，泵的附加摩擦损失增大，所以最高效率工况下的扬程和流量都会减小，泵效率下降，同时由于圆盘摩擦损失增加，从而使功率增加。

根据离心泵的基本方程，离心泵的理论流量、扬程决定于泵的叶轮的几何尺寸、工作转速，而与输送介质密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，离心泵的特性曲线Q-日与Q-，7基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。

实例9：某-新液输送泵系统，结构类似图1所示，选用的是氟塑合金离心泵，型号为65FSB32，流量为25m /h，扬程为32m，电动机功率为7.5kW。其输送的液体密度和黏度均随某金属离子浓度升高而增大，如该离子含量为12%时密度约1.2×10 kg/m。，其电动机电流在额定值15A以内，而在干燥天气由于水分蒸发，该液体离子浓度升高达到15%时密度约为13 X 10 kg/m ，其电动机电流可能会超过17A，导致电动机过载损坏。

五、结语引起离心泵故障的因素很多，如实例2断轴故障中，把泵型号更换为HTB-150-125-3 15-D，流量为200m /h，扬程为32m，电动机功率为45kW的工程塑料系列泵后，由于泵结构更合理，泵轴直径更大，抗汽蚀能力更强，其他条件未变的情况下，也并未出现断轴现象，只是振动稍大。在对离心泵进行故障判断时，特别是在开机过程或多次出现相似的故障时，除了对泵可能存在的机械故障进行检查外，还应分析整个泵组运行系统是否存在不足，来查找导致设备故障的原因。