船用离心泵常见故障研究Word文档下载推荐.docx
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离心泵的故障大体有三类：
起动故障，使用故障，和电机过载。
在起动故障中，主要变现有电机不能正常启动，水泵反向旋转，离心泵转起动后不能供液等现象。
如果是电动机作为原动装置，首先用手拨动电机散热风扇，看转动是否灵活；
如果灵活，可能为启动电容失效或容量减小，应当更换相同值的启动电容；
如果转不动，说明转子被卡死，当清洗铁锈后加润滑油脂。
或清除卡转子住的异物[3]。
若是水泵反转，此时应立即停机。
如为电动机，应调换三相电源中任意两相，可使水泵旋转方向改变，若以柴油机为动力，则应考虑皮带的连接方式。
起动后不能供夜：
离心泵高于吸入液面不能产生足够的真空度，无法吸上液体。
吸入真空度以大于“允许吸上真空度”,仍无法吸入液体。
泵内的封闭排除压力太低，无法排液。
封闭排出压力正常，管路背压太高，无法排液。
运转中的故障：
流量不足；
声音异常或者振动过大；
轴承发热；
泵的功率过大；
转轴故障；
密封故障等。
喘振、油腆振荡以及联轴器故障等这些往往容易被人们所忽视的因素也威胁着离心泵机组的正常运行。
离心泵的日常维护主要是根据离心泵的故障表现形式制定的科学依据。
在日常维护中主要有运行中的检查开机后，应检查各种仪表是否工作正常、稳定、电流不应超过额定值。
压力表指针应在设计范围；
检查水泵出水量是否正常，检查机组各分是否漏水；
检查填料压紧程度，通常情况下填料处宜有少量的泄漏（每分钟不超过10～20滴），机械密封的泄漏量不宜大于10毫升/时（每分钟约3滴），滚动轴承温度不应高于70℃；
滑动轴承温度不应高于75℃。
并注意有无异响、异常振动，出水减少情况；
及时调整进水管口淹没深度；
经常清理拦污栅上的漂浮物；
通过皮带传动的，还要注意皮带是否打滑。
停机和使用后注意事项，停机前应先关闭出水阀门再停机，以防发生水倒流，损害机件；
每次停机后，应及时擦净泵体及管路的油渍，保持机组外表清洁，及时发现隐患；
冬季停机后，应立即将水放净，以防冻裂泵体及内部零件；
在使用季节结束后要进行必要的维护[4]。
离心泵周期检查：
日常检查，即使用中的检查，如上所述；
月检查，在不拆卸零部件的情况下对设备外表进行清洗和小修，包括对轴承温度、轴封泄漏原因及电机绝缘情况等方面的检查；
定期检修，包括更换轴封润滑油，检查泵和电机对中情况，检查轴套磨损情况，检查联轴器橡胶圈损坏情况，清洗机械密封、冷却液过滤器及泵过滤器，检查滑动部件磨损情况，检查接触液体的各部件损伤腐蚀情况等[5]。
第二章离心泵的特点
离心泵在实际中的使用，包括单个离心泵和离心泵机组，其特点分别为:
2.1离心泵的特点
无论在陆地和船上，离心泵的使用的数量和范围远远超过其他类型的泵。
这是因为它有以下优点:
（1）流量连续均匀且便于调节，工作平稳，适用流量范围很大，一般是5～20000立方米/时。
（2）转速高，可与原动机直接相连；
结构简单紧凑，尺寸和重量比同流量的往复泵小的多，造价也低许多。
（3）对杂质不敏感，易损件少（除了所有泵都有的轴封和轴承意外，仅有阻漏环），管理和维修轿方便。
但离心泵也有以下缺点：
（1）本身没有自吸能力。
（2）流量随着工作扬程改变而变化。
一般工作扬程升高则流量减少；
当工作扬程达到关闭扬程时，泵即空转而不排液。
因此，它不宜做要求流量不随扬程改变的泵（例如液压泵）用。
（3）所能产生的扬程由叶轮外径和转速决定，不适合小流量的、高扬程。
因为这将要求叶轮流量窄长，以致制造困难，效率太低。
2.2离心泵机组的特点
作为流体输送设备，离心泵机组是管道输油生产中极为关键的设备，是石油化工的动力枢纽。
离心泵机组的特点是：
大型，设备自重均在10万吨以上；
高能耗；
造价高，单台造价10万元以上。
因此，对于离心泵机组管理水平的高低直接关系到输油生产能否安全、平稳、高效、低能耗进行。
因此，了解和掌握离心泵机组设备的常见故障尤为重要。
第三章离心泵的机构和工作原理
3.1离心泵的基本结构
离心泵的结构基本上可按轴的位置分为卧式和立式两大类,同时根据压出室型式、吸人方式可分为涡壳式和导叶式。
离心泵组成比较简单。
主要由四部分构成：
原动机、叶轮、泵壳与密封装置。
原动机是离心泵的动力装置:
一般通过联轴器传动或其它传动方式将其与泵体连接，提供动能。
叶轮:
叶轮是将原动机的机械能传递给排送液体的部件，对泵的工作性能有决定性的影响。
叶轮主要有闭式、半开式和开式三类。
叶轮内一般有6—12片后弯曲的叶片,叶片有前弯和后弯两种，采用前弯叶片虽比后弯叶片所能达到的扬程高一些，但功率要打的多，水利效率低，故离心泵多采用效率较高的后弯叶片。
泵壳又称为蜗壳,是一个转能装置,同时汇集由叶轮抛出的液体；
三级以上的离心泵若采用蜗壳制造工艺会过于复杂，故压出室多采用导论。
这种泵有各级叶轮、导论和径向剖分的各段泵壳沿轴向组成而成，又称分段式多级泵[6]。
它结构紧凑，重量比采用蜗壳可减轻20%～50%。
目前铸造工艺提高，高扬程的单级泵以及多级泵末级也有的在导轮之外再加蜗壳，做成组合式。
离心泵的密封装置：
密封装置主要有密封环密封，轴封，软填料函和机械密封这几类。
密封性质的好坏决定了离心泵的实际效率。
1）密封环
离心泵叶轮排出的液体可能会从叶轮与泵壳之间漏回吸口。
这种内漏泄会降低泵的容积效率，使泵的流量和扬程减小。
为了减小内漏泄，需将泵壳和叶轮进口处的间隙做的很小，磨损后又要容易修复，故在叶轮入口处装设密封环。
密封环是离心泵的易损件，常用铜合金制成，也有用不锈钢和酚醛树脂制作的。
安装在叶轮与泵壳上的密封分别称为动环和静环，他们可以成对的使用，小型叶轮可以省去动换[9]。
2）轴封
轴承伸出泵壳处也有间隙，叶轮排出的液体可能由此漏出，这是外漏泄。
外漏泄不仅会降低容积效率，还容易污染环境；
若泵的正吸高较大，泵轴封内侧压力低于大气压，空气就可能漏入，使噪声和振动增大，甚至使泵失吸。
故泵轴伸出泵壳处都有轴封装置。
软填料函和机械密封是离心泵常用的轴封。
软填料函解构简单，成本低廉、更换方便目前仍普遍应用。
其磨损和漏泄是相对较大的，使用寿命短，一般只能在低速，低压和液体温度不高的场合。
机械轴封的主要动密封面由静环和动环构成[10]。
它们的材料对轴封的性能和寿命有重要影响。
通常分别由硬质材料（进展、金属、硬质合金或陶瓷材料等）和软质材料（浸渍过金属或树脂的石墨、有充填物得塑料等）做成。
图3.1离心泵结构图
Figure3.1centrifugalpumpstructure
3.2离心泵的工作原理
离心泵的工作原理:
泵的主要工作部件有叶轮，其上有一定数目的叶片，叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动旋转，泵的外壳为螺线形的扩散室，泵的吸水口与吸水管相连接，泵的排水口则与排水管相连接。
在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；
当水泵开动后，叶轮随泵轴旋转，预先充满在泵中的液体受叶片的推压，叶片间的液体也随着转动。
在离心力的作用下，液体作旋转前进运动，液体在从叶轮进口流向叶轮出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的水经过螺线形扩散室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排水管输送出去。
这时，叶轮进口处则因水的排出而形成真空，吸水池中的水在大气压力的作用下被压入叶轮的进水口。
于是,旋转着的叶轮就连续不断地把水吸入和排出，从而形成连续的水流[7]。
第四章离心泵的常见故障
离心泵和离心泵机组在实际使用中经常出现的故障大体有以下几方面：
起动故障、运转中的故障、电机过载、离心泵机组容易忽略的故障等。
以下是对故障的具体分析。
4.1起动故障
4.1.1电机不能正常启动
如果转不动，说明转子被卡死，当清洗铁锈后加润滑油脂或清除卡住转子的异物[4]。
4.1.2水泵反向旋转
遇到此类情况多出现在第一次使用，此时应立即停机。
如为电动机，应调换三相电源中任意两相，可使水泵旋转方向改变，若以柴油机为动力，则应考虑皮带的连接方式[5]。
4.1.3离心泵转起动后不能供液
1）离心泵高于吸入液面不能产生足够的真空度，无法吸上液体。
（1）自吸失灵——例如初次使用的离心泵未向泵内灌水；
（2）吸入管或者轴封漏气。
（3）吸入管露出液面。
2）吸入真空度以大于"
允许吸上真空度"
，仍无法吸入液体。
（1）吸高过大；
从真空容器吸入的泵则可能是流注高度太小或吸入液面真空度过大。
（2）吸入管流阻过大，例如滤器堵塞。
（3）吸入管不通，例如吸入阀未开、底阀锈死或吸入管堵塞等。
（4）吸入液面温度过高，以至“允许吸上真空度”过小。
3）泵内的封闭排除压力太低，无法排液。
若液体已进入泵内，排出压力已上升但不够高，原因是在泵的方面——如叶轮松脱、淤塞或严重损坏；
转速太低或转向弄反[8]。
有流注吸高的泵初次工作前可先开泵壳上的放气旋塞，然后开吸入阀向泵内灌入液体。
排送舷外的离心泵，如初次起动后排压不足，有可能是灌入泵的舷外水含气泡过多，以至起动后气体分离而聚于叶跟，不易冲走。
4）封闭排出压力正常，管路背压太高，无法排液。
原因可能是管路静能头太大，或排出阀未开（例如闸板阀与阀杆脱落），或另一台并联泵扬程过高。
4.2运转中的故障
4.2.1流量不足
可能的原因是：
（1）叶轮或进、出水管堵塞，应清洗叶轮或管路；
（2）密封环、叶轮磨损严重，应更换损坏的密封环或叶轮；
（3）泵轴转速低于规定值，应把泵速调到规定值；
（4）底阀开启程度不够或逆止阀堵塞，应开打底阀或停车清理逆止阀；
（5）吸水管淹没深度不够，使泵内吸人空气；
（6）进水管漏气：
加灌引水时放气螺塞未拧开，泵内窝藏有空气，进水管安装不当，管内空气排不净，进水管法兰螺栓未拧紧，椽胶垫没有垫好或损坏造成漏气；
底阀关闭不严，引水灌不满，空气排不净，填料，油封处漏气，这些都可能使水泵不出水；
（7）密封环磨损，应更换新密封环或将叶轮车圆，并配以加厚的密封环；
（8）叶轮磨损严重；
（9）水中含砂量过大，应增加过滤设施或避免开机。
4.2.2声音异常或振动过大
水泵在正常运行时，整个机组应平稳，声音应当正常。
如果机组有杂音或异常振动，则往往是水泵故障的先兆，应立即停机检查，排除隐患。
水泵机组振动的原因很复杂，从引发振动的起因看主要有机械、水力、电气等方面，从振动的机理看主要有加振力过大、刚度不足、和共振等。
其原因可能有：
机械方面：
（1）转动部件不平衡——除制造或补焊后的转子动平衡不合格外，也可能是因为叶轮局部腐蚀、磨损或淤塞也可能使其失去平衡。
（2）动、静部件摩擦——可能是泵轴弯曲、轴承磨损引起的，也可能是因轴力平衡装置失效，导致叶轮轴向移动而碰触泵壳。
（3）底座不好——例如地脚螺栓松动、底座刚度不足而与泵发生共振。
（4）轴承对中不好——联轴节对中不正，管路安装不妥或底座下沉使泵轴不正。
（5）原动机本身振动，可脱开联轴节进行运转检查[9]。
水力方面：
（1）吸程过大，叶轮进口产生汽蚀；
水流经过叶轮时在低压区出现气泡，到高压区汽饱溃灭产生撞击引起振动，此时应降低泵的安装高度；
（2）泵在非设计点运行，流量过大或过小，会引起泵的压力变化或压力脉动；
（3）泵吸人异物，堵塞或损坏叶轮，应停机清理。
（4）进水池形状不合理，龙其是当几台水泵并联运行时，进水管路布置不当，出现漩涡使水泵吸入条件变坏。
共振引起的振动，主要是转子的固有频率和水泵的转速一致时产生，应针对以上故障原因，做出判断后采取相应的办法解决；
（5）吸程过高或底阀淹没深度不够，水泵工作段时间以后，由于吸水池水位降低，导致泵的吸程增加当吸程超过该泵的允许吸上真空高度时，叶轮进口处有可能发生汽蚀而使泵产生振动和不正常的声音底阀淹没深度不够，进水面产生旋涡将空气带入泵内，也会使泵产生振动和不正常的声音。
4.2.3轴承过热
运行时，如果轴承烫手，应从以下几方面排查原因并进行处理:
（1）润滑油量不足，或油循环不良；
（2）润滑油质量差，杂质使轴承锈蚀、磨损和转动不灵活；
（3）轴承磨损严重；
（4）泵与电机不同心；
（5）轴承内圈与泵轴轴颈配合太松或太紧；
（6）用皮带传动时皮带太紧；
（7）受轴向推力太大，应逐一叶轮上的平衡孔的疏通。
4.2.4泵耗用功率过大
泵运行过程若出现电流表读数超常电机发热，则有可能是泵超功率运行，可能的原因：
（1）泵内转动部份发生磨擦，如叶轮与密封环、叶轮与壳体；
（2）转速过高：
泵的运行转速超过泵的设计转速时，动力机的输出功率就要增大，而增大的功率与转速的三次方成正比，即转速增加为原来的2倍，则功率就要增加为原来的8倍；
（3）输送液体的比重或粘度超过设计值；
（4）填料压得过紧或填料函体内不进水；
（5）轴承磨损或损坏；
（6）轴弯曲或轴线偏移泵轴弯曲，轴承磨损或严重损坏使叶轮与密封环发生不应有的摩擦，导致轴功率增太，配套动力机负荷增加，柴油机冒黑烟；
（7）泵运行偏离设计点在大流量下运行；
（8）传动皮带过紧也会使泵的轴功率过大，配套动力机负荷增加；
（9）叶轮被杂草等异物缠住也会使轴功率增加，配套动力机负荷增加。
4.2.5转轴故障
离心泵机组的旋转部件主要有驱动电机转子、泵轴、叶轮、轴承等。
离心泵机组故障的外在特征大部分表现为与振动有关的信息。
当转子高速运转时，各部件都以不同的频率振动，其中任何一个部件出现异常，便以其特有的频率加剧振动。
因此，可以通过以下三种方法诊断转轴是否出现异常：
转子不平衡。
经过一段时间的运行，由于偏心量的少许增加，使得惯性离心率剧增而导致转子不平衡振动。
电机与泵两根轴的中心线不对中，发生偏移，这时轴容易发生轴向振动。
泵头的锁紧机构失效或基础松动、轴承间隙过大等原因引起的松动变化现象。
这种松动会使转子发生严重振动。
4.2.6轴承故障
（1）离心泵机组的滑动轴承结润滑式半液体摩擦，其故障多来源于粘着磨损、疲劳磨损和磨料磨损。
引起磨损或失效的原因主是：
接触面间的间隙过大或过小；
接触表面的均匀度及表面粗糙；
滑油油液的物理和化学性质。
其故障特征是：
振动频率与基频相同，振幅随磨损的增大而增大。
振动动方向为上、下方向，振动加速度值至少有100dB的增加。
故障处的温度明显上升。
（2）离心泵机组所用的止推轴承只承受机组启动和工况变化时所产生的轴向力,磨损、腐蚀、断裂、疲劳及胶合。
其故障特征障是：
在正常情况下滚动轴承的振动无冲击，且幅值平缓；
但当轴承损伤时，一般会出现轴向振幅增大。
4.2.7密封故障
密封环有平环和曲环两类，曲径环阻漏效果较好，但对制造和装配的要求高，多用于扬程较高的离心泵。
离心泵转子在工作中难免有抖动和偏移，排送热的液体时还会膨胀。
密封环径向间隙过小容易产生摩擦，甚至咬死，但间隙过大漏泄又会显著增加。
实验表明，密封环间隙有0.30mm增至0.50mm时效率下降约4%～4.5%。
泵工作约2000h后，应检查密封环的间隙，半径方向间隙超过允许值即应更换。
新装密封环必须用塞尺检查安装间隙。
必要时可在静环内侧或动环外侧的环形面上涂很薄的红铅油，盘车后在拆检密封环是否彼此有过擦碰。
船用离心泵多是电动泵。
电动机过载时，过电流保护设备会因为电流过大而自动断电停泵。
4.3电动机过载
这可以从以下几点找原因：
（1）检查电源的电压和频率是否正常。
电压降低则电流就会升高，这时电动机功率实际上并未增加则称表面过载。
另外，如电流频率增高，则电动机转速将成正比的增大泵的轴功率就会增加。
（2）盘车检查泵的摩擦阻力是否太大。
若盘车比正常时候紧，可能是填料压盖太紧，或机械轴封安装不当（弹簧过紧）以及泵轴弯曲、对中不良、叶轮擦碰或轴承严重磨损等。
（3）检查所送液体的黏度、密度是否超过设计要求。
（4）双吸叶轮如果装反，则后弯叶片变成了前弯叶片，也会使泵过载。
（5）必要时让泵和电动机脱开运转，如测得电流比正常的空载电流高，则表明电机本身有毛病（转子摩擦，缺相运转等）。
4.4离心泵机组易忽视的故障
喘振、油膜振荡以及联轴器故障等这些往往容易被人们所忽视的因素也威胁着离心泵机组的正常运行。
4.4.1喘振
气蚀使液体流量大幅度、高速度往返波动，引起机组的强烈振动，导致泵体移位，失去对中精度严重时还会造成机组的严重损坏。
有资料介绍，当离心泵的压比提高，使离心泵接近喘振工况时，频率为叶片通过频率（叶片数×
转动频率）的振动分量，其幅值陡增近10倍。
这些事实说明，当离心泵接近临界工况时，人们可以从其叶片通过的频率分量的异常变化而察觉到喘振的发生。
因此，对喘振的故障诊断依据为振动主频率是基频的叶片倍数；
其次，吸入口的压力下降和喘振的伴随噪声是喘振的外在特征。
4.4.2联轴器故障
联轴器是电机连接泵的重要部件，它与泵电机的装配精度以及自身工精度往往影响着离心泵机组的运行。
影响联轴器精度的几个关键部位是：
锥孔的锥度和表面粗度；
定位止口的尺寸误差；
外圆端面与中心线的垂直度；
联轴销的平衡度；
在检验时，只要把握这几个关键问题，由联轴器引起的机组振动故障就会迎刃而解。
联轴器的故障诊断依据是：
由于联轴器故障引起的振动特征往往包含在不对中故障特征中，因此，判断它与不对中故障的区别在于离心泵机组同心度检验是否合格，这一点非常重要。
4.4.3油膜振荡
油膜振荡是一种在某转速下突然开始的轴承中发生的流体力不稳定现象。
其特点是振动频率约为转子转动速度的一半。
随着转子转速的上升，油膜涡动也随之上升；
当转子转速上升到临界转速2倍以上时，涡动频率不在上升，并出现强烈振动。
油膜振荡是油膜涡动和转子二者相互作用的结果。
根据线性理论，一旦出现这种振动，就会产生相当大的共振振幅，增加转子中心与轴承中心的偏离程度，容易导致转子的疲劳破坏。
离心泵出现油膜振荡的依据是：
振动主频率为基频的0.43—0.48倍。
第五章离心泵的日常维护
5.1使用注意事项
（1）盘车——新装、长时间停用或检修后初次使用的泵，起动前应该用手转动联轴节1～2转，检查是否有卡阻、过紧不均或声音异常。
盘车还可以是滑油进入各润滑部位。
若发生异常，应该排除后才能起动。
（2）润滑——轴承过早损坏大多是因缺油或滑油变质造成的，故起动前和运转过程中都要注意检查滑油状况。
初用泵的轴承应充注适量的洁净润滑油或润滑脂。
用油环润滑的轴承油环应被浸没15mm左右；
用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承室容积的1/2～1/3，加油过多会因搅拌而引起轴承发热。
使用润滑油的品种和更换时间应该遵照说明书的规定，一般每工作500h换油一次，新泵换油时间应该缩短。
润滑油应避免混入水和杂质。
泵运转时轴承温升应≯35℃，外表面温度一般应≯75℃。
（3）冷却——设有填料函水封管、水冷管、水冷机械轴封以及有平衡管。
平衡盘的离心泵，应注意相应的专设水管是否通畅，并检查冷却部位温度。
（4）封闭起、停——离心泵在关闭排出阀时气动功率最低故关排出阀起、停对电网冲击最小，较小的离心泵及有降压启动设备的离心泵也可以开排出阀气动。
泵封闭运转时间一般不应该超过2～3min，否则泵会因叶轮搅拌液体而发热。
（5）检查转向——离心泵反转时不能建立正常的排压，故新泵或检修后的泵，初次起动时应该瞬时合闸试转，以判别是否因接线搅拌液体而发热。
（6）避免干转——离心泵转动部件与固定部件的间隙大都很小（如密封环、级间衬套、平衡盘等），或直接接触（如轴封）因此，在没有液体的情况下干转可能造成严重磨损、发热甚至抱轴，应尽量避免。
即使是自吸式离心泵，初次起动时一般也要灌液。
某些自带抽气自吸装置的离心泵起动时可能干转，故不宜采用机械轴封，且应限制自吸时间。
（7）防冻及防锈——泵停用时若环境温度可能降到0℃以下，级应放尽泵内液体，以免冻裂。
长期停用的泵应在外露的金属加工面上（如泵轴、轴承、填料压盖、联轴节）涂防锈油。
5.2主要部件的检修
5.2.1叶轮
叶轮遇有以下情况之一应予以换新：
1）出现裂纹而无法补焊；
2）因腐蚀或者汽蚀而损坏严重，形成较多的眼孔；
3）盖板和叶片因冲刷而显著变薄，不能保证足够的机械强度；
4）进口靠密封环严重偏磨而无法修复。
若叶轮的裂纹或腐蚀眼孔不很严重，可用黄铜补焊修复。
其方法是先把补焊件加热到600℃左右，在补焊处挂锡，在用黄铜补焊[10]。
焊完后使其缓慢冷却回火，以免产生裂纹。
冷却后再进行机加工。
如叶轮进口偏磨不严重，可用纱布打磨，在厚度允许时亦可光车。
修复的叶轮应进行静平衡试验，不平衡超过允许限度可铣去部分盖板予以矫正，但铣去的厚度不得超过盖板厚度的1/3，
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