有關(guān)水泵運(yùn)行故障診斷與其排除研究

蔣忠根　梁紅

摘 要：本文首先對(duì)水泵機(jī)械方面的三種故障進(jìn)行了探討，即轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中以及支座連接松動(dòng)等，然后對(duì)水力方面的故障進(jìn)行了分析，并針對(duì)上述一系列問(wèn)題提出了相應(yīng)的處理方法。以期為水泵在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用及后期運(yùn)行和維護(hù)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水泵；故障診斷；處理方法

1.引言

水泵作為一種重要的基本輔助設(shè)備，其良好運(yùn)行對(duì)企業(yè)有著不可忽視的作用。然而，隨著水泵的廣泛應(yīng)用以及水泵的種類(lèi)越來(lái)越多，其運(yùn)行故障也隨之增加。因此，在此背景下，本文針對(duì)水泵在運(yùn)行過(guò)程中常出現(xiàn)的故障進(jìn)行詳細(xì)的探析，并提出了相應(yīng)的解決方法，以期為后期水泵良好運(yùn)行提供經(jīng)驗(yàn)參考。

2. 水泵運(yùn)行故障分析

2.1 機(jī)械方面的故障分析

2.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡

水泵轉(zhuǎn)子不平衡是水泵在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的故障之一，其可以分為以下兩種故障狀態(tài)：第一種是轉(zhuǎn)子部件缺損；第二種是轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心。轉(zhuǎn)子部件缺損是指水泵轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于轉(zhuǎn)子受到疲勞應(yīng)力的長(zhǎng)期作用以及轉(zhuǎn)子自身的腐蝕、脫落等方面的影響，導(dǎo)致水泵的有關(guān)零部件（如葉片以及葉輪等）局部或整體受到破壞，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡，最終使水泵發(fā)生異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心是指由于水泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，材質(zhì)使用不當(dāng)以及加工制造誤差所導(dǎo)致的一種故障。

水泵轉(zhuǎn)子不平衡主要有以下振動(dòng)特征：

（1）轉(zhuǎn)子軸心運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)橢圓形狀；

（2）轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)，其水泵具有較強(qiáng)的振動(dòng)，從而影響工作轉(zhuǎn)速；

（3）轉(zhuǎn)子有關(guān)部件發(fā)生損壞時(shí)，其質(zhì)量偏心的矢量域發(fā)生急劇變化；

（4）當(dāng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速處于某個(gè)定位時(shí)，其相位相對(duì)穩(wěn)定。

2.1.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障是水泵中常見(jiàn)的故障之一，其主要是由于水泵中心軸與電機(jī)中心軸不處于同一條直線(xiàn)上，從而使水泵中心軸線(xiàn)與電機(jī)中心軸線(xiàn)形成一定角度，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的不對(duì)中。轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常情況下，可以分為以下三種：第一種是角度不對(duì)中；第二種是平行不對(duì)中；第三種是平行角度不對(duì)中。

角度不對(duì)中容易使電機(jī)與水泵之間的聯(lián)軸器產(chǎn)生一個(gè)彎矩，彎矩的作用是盡量緩解電機(jī)軸與水泵軸之間的偏角，每當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)一周，其彎矩的作用方向隨之改變一次，所以，角度不對(duì)中使轉(zhuǎn)子增加了軸向力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生振動(dòng)。

在平行不對(duì)中時(shí)，轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)之間產(chǎn)生相應(yīng)的徑向位移，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可知，水泵與電機(jī)之間的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的兩倍。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相應(yīng)的徑向振動(dòng)。

在平行角度不對(duì)中時(shí)，轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)之間不僅存在徑向位移，同時(shí)還存在偏角位移，從而使轉(zhuǎn)子既產(chǎn)生徑向振動(dòng)，同時(shí)又產(chǎn)生軸向振動(dòng)。

轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障主要有以下特征：

（1）轉(zhuǎn)子不對(duì)中時(shí)，軸承的支承荷載會(huì)發(fā)生改變，其油膜壓力隨之改變，將導(dǎo)致軸承出現(xiàn)油膜失穩(wěn)。

（2）平行不對(duì)中越嚴(yán)重，徑向振動(dòng)越強(qiáng)烈，其兩倍基頻占比越大。

（3）水泵與電機(jī)之間的聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的軸向振動(dòng)。

2.1.3支座連接松動(dòng)

支座連接松動(dòng)容易導(dǎo)致水泵阻抗偏低，從而使水泵在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生較大的振動(dòng)。支座連接松動(dòng)主要有以下幾方面的特征：

（1）支座連接松動(dòng)時(shí)，其水泵振動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)烈，且振動(dòng)強(qiáng)度隨著轉(zhuǎn)速的改變較明顯，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一極值時(shí)，振幅將發(fā)生急劇的變大或變小。

（2）支座連接松動(dòng)時(shí)，其軸心運(yùn)動(dòng)軌跡較為混亂，重心偏移，從而產(chǎn)生兩倍頻振動(dòng)，甚至3倍、4倍、5倍以及更高頻的振動(dòng)。

2.2 水力方面的故障分析

2.2.1 水泵汽蝕及喘振

水泵汽蝕是由于水泵入口處壓力以及流速的不均勻性，使進(jìn)出水泵的液體產(chǎn)生壓力波動(dòng)、繞流等現(xiàn)象所引起的一種故障。水泵汽蝕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，從而使水泵葉輪被損壞。通常情況下，水泵汽蝕與多方面因素有關(guān)，如葉輪的材質(zhì)，液體流速的均勻性以及運(yùn)行狀況等。

水泵喘振是指液體不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)以及流量發(fā)生相應(yīng)變化時(shí)所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。水泵喘振產(chǎn)生時(shí)，伴隨產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)以及噪聲，嚴(yán)重時(shí)使水泵無(wú)法正常運(yùn)行。水泵喘振與水泵汽蝕的產(chǎn)生其原理有所差異：喘振發(fā)生在液體流量較小的狀況下，而汽蝕發(fā)生在液體流量較大的狀況下；喘振通常是低頻振動(dòng)，而汽蝕是高頻振動(dòng)。

3. 故障處理方法

3.1 機(jī)械方面故障處理

機(jī)械方面故障主要從以下幾方面來(lái)處理：

（1）檢查水泵及電機(jī)之間的聯(lián)軸器的同軸度，保證其滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范要求。

（2）檢查水泵的安裝誤差，保證其安裝精度滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范要求。

（3）水泵及電機(jī)的軸承質(zhì)量是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，軸承是否有磨損，若有將其進(jìn)行更換；軸承是否具有較好的潤(rùn)滑效果，若潤(rùn)滑效果不佳，注入潤(rùn)滑劑。

（4）對(duì)已發(fā)生共振現(xiàn)象的水泵，采用加固的方法改善固有頻率。

（5）安裝水泵時(shí)，保證水泵基礎(chǔ)牢固，水泵與基礎(chǔ)之間連接牢固。

3.2 水力方面故障處理

（1）依據(jù)流量以及揚(yáng)程選用最佳水泵，使水泵保持最佳運(yùn)行狀況。

（2）仔細(xì)檢查水泵葉輪，防止在葉輪中發(fā)生故障。

（3）保持合適的液體流量大小，防止水泵產(chǎn)生汽蝕以及喘振。

（4）調(diào)整水泵安裝高度，使其達(dá)到最佳高度，避免水泵產(chǎn)生水力故障。

4.結(jié)語(yǔ)

水泵作為企業(yè)的一種通用設(shè)備之一，其能穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤其重要。本文對(duì)水泵在機(jī)械方面以及水力方面的故障進(jìn)行了詳細(xì)的探討。結(jié)果表明，水泵故障主要表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、支座連接松動(dòng)以及水泵汽蝕及喘振等方面，并總結(jié)了相應(yīng)的故障處理方法，為后期采用合適的排除故障方法提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]傅其鳳.水泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)[J].水泵技術(shù)，2003（3）：35-38.

[2]張來(lái)斌，王朝暉，張喜廷等.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)及方法[J].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[3]霍海洲.試論水泵運(yùn)行中的問(wèn)題與維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)[J].價(jià)值工程，2013（09）：23-26.