多級離心泵振動故障診斷分析及處理研究

孫紅玉?尹佳麗

摘 要 多級離心泵在操作過程中保持多級離心泵穩定運行并且能夠及時針對故障進行判斷分析是設備維護人員應該具備的能力。振動是多級離心泵常見的一種故障表現，本文圍繞振動故障展開分析，為多級離心泵的振動故障診斷和處理提供技術支持。

關鍵詞 多級離心泵;震動故障;首級葉輪;鍍鉻

多級離心泵作為關鍵的能量轉化裝置和流體輸送裝置，它的使用給人們帶來了便捷，但如果出現設備故障則會影響生產，嚴重的還會污染環境或造成人員傷亡。多級離心機出現故障的主要信號為異常振動，通過振動測試儀可以及時發現故障。多級離心泵的整體結構復雜，如果使用的材料不勻、裝配不齊、加工誤差等因素都會引起振動。順利的對振動故障進行分析診斷并處理并不容易。下面對煉油廠球罐裝置P-2/1進行研究，分析出故障并解決振動超標的問題，對類似的裝置的振動故障具有一定參考意義。

1泵體基本情況及參數

該泵體為煉油廠球罐裝置P-2/1立式筒袋泵，泵內為液化氣。該裝置在運行過程中出現振動超標并且在泵體的下端出現異響。為查找問題原因，我們對該泵體進行了分解，發現泵體的外殼口環和首級葉輪環出現嚴重磨損，并且有多道為0.5mm至1.5mm深度的溝印，轉子上端的平衡鼓出現為1.2mm的磨損間隙，嚴重超過技術標準規定的0.4mm以內。同時在球罐裝置中的其余多級離心泵也出現類似情況。泵型號為TTMC50 （A） -3，轉速為2980 r/min，軸承型號7224BDB，葉輪級數 5 級。

2振動故障表現以及初步診斷研究

2.1 振動表現

該多級離心泵的功率為35kW，按照ISO 2372—1974 標準報警值的振動速度為（2.8-4.5）mm/s[1]。現在該多級離心泵的振動速度達到2.8mm/s和4.1 mm/s，處于報警值之間，屬于報警狀態。并且該泵在一周時間內的振動總值得增幅為239%，通常在短期內的振動總量值變化超過30%即可說明機械發生故障，該機器發生嚴重故障，并且蔓延快、損害大。

2.2 故障性質

（1）振動導致的故障性質。依據典型的摩擦頻譜來看，泵體的振動一般引起摩擦故障。當泵體內的轉子與靜止部件進行接觸時，產生的摩擦會導致轉子產生類似機械松動的頻譜。旋轉體在旋轉時會產生不同的頻率，在局部摩擦和整體摩擦時會產生一個或者多個共振，其中有亞諧波倍頻（0.25×，0.5×，1×，1.5×，2×，2.5×）占多數，如果轉子和靜止體有較大的間隙，那么滑動軸承就會因為不平衡或者不對稱引起巨大的振動。

（2） 故障信號的診斷及分析。經過對泵體頻譜的研究表明，發現在頻率為0.5×，1×，1.5×，2×，2.5×，3×的地方全部符合典型的摩擦特征故障頻譜圖[2]。寬頻帶出現于1800～2800Hz的高頻處;在 2207.428 Hz，2524.714 Hz，2358.664 Hz，2657.147 Hz 等對應的位置顯示出故障頻率的相應的倍速頻率。在對1V波形圖的研究后發現波形呈現帶魚狀，可見能量的沖擊比較大，達到了10.68mm/s2，可以推斷出來該泵體的轉子有比較厲害的摩擦故障。我們可以得出，該泵體的振動故障是由于泵體內部的轉子和靜止部分存在摩擦導致的。

3故障原因

由泵體的故障細節可以得出，轉子和靜止部件出現摩擦的原因和首級葉輪的材料有較大的關系。現場的觀察和研究發現，該泵體上一次的運行周期為7天，一直有不能長時間運作的情況，遠不及該泵體18個月的維修周期。

經過對泵體的內部檢查發現，葉輪口環的間歇經過磨損產生的縫隙從上到下逐漸加大，間距為0.8～2.5mm，超過該裝置的裝配間隙的標準距離0.5～0.6mm。底端的首級葉輪和口環在多級離心泵中的主要作用是承擔徑向的沖擊力，這樣產生故障的問題基本定位在首級葉輪和口環上。經過檢查發現，口環制作材料為磷青銅。根據API 610 標準的C-6的要求，口環的材料應該為低于葉輪50個硬度。磷青銅材料符合要求，排除口環的問題，導致多級離心泵振動故障的原因只有首級葉輪的材料。

經過對離心泵的出廠資料閱讀審查，發現葉輪口環的原始設計材料應該為SS304不銹鋼[3]。現場對離心泵的首級葉輪拆檢發現制造材料為普通碳鋼，分析研究確定離心泵振動的原因為首級葉輪的材料不符合標準，導致表面的耐磨性無法達到設備的使用要求。經過現場詢問以及廠家回復，為了降低成本，將葉輪口環的材料降級為普通碳鋼，沒有確認該泵體所傳輸的介質液化氣，導致磨損不達標。廠家建議可以將普通葉輪的表面進行鍍鉻處理，進而提升耐磨度。通過進行磨合實驗，得出SS普通不銹鋼的摩擦因數約為1.06，鍍鉻層的摩擦因數約為0.55，鍍鉻層的摩擦因數明顯小于普通碳鋼材料，耐磨性更好。廠家建議可以采用。

4故障維修總結

經過對首級葉輪的磨損面進行加工，對其表面鍍鉻到（0.8-1.6）Ra。鍍鉻后的首級葉輪相比之前的普通碳鋼葉輪表面整齊光滑，耐磨度更高，可以達標使用。

經過整體對泵體的拆解研究，對平衡鼓組件、葉輪和葉輪口環的觀察，得出葉輪和葉輪口環之前的空隙達到2.5mm，出現嚴重磨損，嚴重超過使用標準。對軸的各個部位進行跳動點測試，得出均符合范圍標準，軸體沒有彎曲變形。因為其首級葉輪使用材料不達標，對首級葉輪進行鍍鉻重新裝配后，調整口環和葉輪間隙處于標準。在經過離心泵運行一個月后進行觀察和數據分析，葉輪的摩擦率正常，且多級離心泵的振動處于合理范圍內，證明以上對多級離心泵振動故障診斷分析及處理是正確的。

5結束語

多級離心泵的振動故障可能有多種原因，以上是針對P-2/1 離心泵振動的分析和研究，口環的材料不符標準導致抗磨性不同，引起口環和葉輪的較大間隙是引起泵體振動的原因。同時提醒我們泵體的生產要嚴格按照生產標準，避免引起更大的機器故障或損失。

參考文獻

[1] 黎曉勇，梁春育，陳文忠.立式多級離心泵故障診斷及分析處理[J].設備管理與維修，2018，（7）：110-112.

[2] 雪增紅，白小榜，羅紹華，等.多級離心泵振動故障診斷分析及處理[J].噪聲與振動控制，2018，（1）：225-228.

[3] 多級離心泵維修、常見故障分析及處理方法探討[J].內蒙古煤炭經濟，2017，（2）：106-107.

作者簡介

孫紅玉（1984-），女，黑龍江省綏化市人;學歷：本科，職稱：機械助理工程師，現就職單位：佳特（沈陽）制泵有限公司，研究方向：多級離心泵設計。