自吸式離心泵的安裝操作及故障分析

閆同輝

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司軋鋼廠，漢中 勉縣 724200）

鋼鐵冶煉及加工過程過程需要消耗大量新水以及其他能源物質，能源消耗對環境造成一定影響，在環保日益嚴峻的形勢下，節水、節能、無廢水污染的鋼鐵企業才能創造更多的經濟效益。軋鋼廠水循環設備大多采用自吸式離心泵，為確保年生產300多萬噸軋鋼正常用水，加強對自吸機理的探索，提高自吸式離心泵的自吸性能和效率很有必要。

自吸時間過長則不利于在頻繁啟停和緊急的情況下工作，自吸高度不足則無法適應水量變化的工作環境。影響自吸性能的因素有葉輪形式、葉輪最大圓周速度、葉輪出口寬度、吸入管尺寸、回流孔面積和位置、葉輪外緣與泵體隔舌的間隙、儲液容積以及氣液分離室的容積等。軋鋼廠堅持生產廢水，生活污水回收并處理后再循環利用，基本達到濁環廢水零排放。既保護周圍的水資源環境，又降低新水的取水量。由于水中含有大量氧化鐵渣廢渣，廢油，及其他廢棄物，離心泵的工作狀況比較惡劣。

1 自吸式離心泵性能特點及工作原理

1.1 自吸式離心泵的性能特點

自吸式離心泵具有較強的自吸能力，結構緊湊，易于安裝，操作方便、運行平穩、壽命較長，拆卸方便，移動靈活，維護容易等優點。軋鋼生產用濁環水循環采用的自吸式離心泵型號為350WFB-AD，450WFB-AD。

表1 不同型號離心泵的參數

1.2 自吸式離心泵的工作原理

保持泵腔內有足夠的水，吸入管內不需要充滿水的情況下起動電機，經過電機高速旋轉，排除吸水管內氣體，在泵吸入管路內形成一定程度真空狀態，經短時間運轉使吸池中的水經吸入管進入泵腔，用氣液混合的工作方式通過泵內定結構將流體進行抽吸動作。吸入泵腔中的水在水泵葉輪中心處，受葉輪高速轉動的離心力作用下，泵腔中的水被甩出而形成真空，吸水池中的的水在外界大氣壓的作用下，通過吸水管吸入水泵腔，被葉輪甩出而輸入出水管道，形成了離心泵的連續吸水，輸水過程。若因空氣進入到泵體中或因其它氣體析出導致離心泵無法正常工作，可以將這些氣體進行排除直至離心泵正常運行。以后的每一次起動則由留在泵體內的水再次抽動，排氣，進入正常工作。

圖1 WFB無密封自吸泵結構示意圖

2 設備運行的一般問題解析

（1）電機的電流過大或者過小，電機的電流過大一般是葉輪卡阻，水泵葉輪與泵腔的裝配間隙過小產生卡頓現象；軸承損壞，軸向力平衡裝置失效；聯軸器對中不良，泵軸彎曲變形，電動機部件在運行的過程中發生機械磨損。電機的電流過小一般是閥門損壞，打不開或者閥門開啟度不足，水泵內腔發生氣蝕，真空電磁閥損壞，自吸泵的葉輪脫落或者損壞等原因。

（2）運轉過程中不出水或出水不足，泵殼內有空氣，吸水管路及密封處損壞漏氣，吸水井液位下降，水面產生漩渦，將空氣帶入泵內。

（3）水泵開啟不動，是由于啟動電壓過低或者啟動軸功率過大，水泵軸彎曲，軸承過度磨損，水泵葉輪與泵腔的裝配間隙不合適致使異物夾雜產生卡頓現象。

（4）電機軸承發熱是由于軸承缺油或者油太多影響潤滑，散熱性能或軸承疲勞損壞或葉輪軸彎曲或者軸向平衡裝置失效，電機的聯軸器同軸度偏差大。

（5）水泵機組振動和噪音，泵軸彎曲；軸承疲勞磨損或者損壞，同軸度超偏差，水泵葉輪松動或者副葉輪裝置松動；水泵的內部件產生摩擦現象或者產生氣蝕現象，水管內出現異物堵塞或者密封不嚴引起泄漏，致使水泵機組震動。

3 自吸泵的安裝以及使用注意事項

3.1 自吸泵的安裝注意事項

調整泵底座的水平度，自吸泵的吸水管道和出水管道需要單獨的支架來支撐，并且進出口管道的口徑應該與自吸泵的口徑相吻合，為了保證停泵的時候，泵腔內有足夠的回水，一般出口管道必須垂直向上高出泵體1m以上才能拐彎。為了維修方便和使用安全，在自吸泵進出口管道上應各安裝閘閥，截止閥，蝶閥（正常工作時使用蝶閥，維修時或者為了進行可靠的截止斷流時使用閘閥）并且在出口閥門與泵之間安裝一個壓力表，以保證自吸泵在額定流量和揚程范圍內使用，延長自吸式離心泵的使用壽命。泵體和連接件可以加裝軟管連接件，用以減輕泵體震動的危害。

3.2 自吸泵使用注意事項

自吸泵使用前應該對進出口閥門進行安全檢查，確認電機轉動及轉向正常。自吸泵使用時出口閥門禁止完全關閉，當自吸泵需要維修或者有一段時間停泵不用時，輸送的介質如有沉淀或結晶物時，應從放空口排盡泵腔內的引流液，防止結晶物或沉淀物滯留泵腔內，吸水口安裝相應的濾網，防止超標顆粒吸入而改變介質的粘度，影響水泵的自吸功能；做好輸送介質的檢驗，合理控制各項指標；積極做好和設備的點檢潤滑，做好設備的緊固，部件的更換以及防腐工作。

表2 自吸泵進口顆粒物標準參數

4 自吸泵吸水管管路的安裝要求；

吸水管道必須確保有效密封，防止空氣吸入。為了防止在吸水管路某處出現積氣，形成氣囊，而影響管道的過水能力，吸水管路上應安裝排氣閥及時排走吸水管路中的氣體。結合軋鋼廠的設備生產運行經驗總結，自吸泵吸水管進口淹沒水深h≥2m～3m；自吸泵吸水管進口應設喇叭口，以使吸水管進口水流平穩，每臺自吸泵應設單獨的吸水管，盡量減少吸水管長度和管件，以減少流動阻力；相鄰兩臺泵應有一定的間距，根據經驗以（6～10）d（吸水管直徑）為佳。

5 自吸泵吸工作不穩定的原因及解決辦法

離心泵工作時表征其工作性能的重要的參數就是離心泵的揚程。離心泵揚程的計算公式為H=（P2-P1）/ɡρ+（C2*C2-C1*C1）/2ɡ+（Z2-Z1）其中H為揚程，單位為米（m）P1，P2分別為離心泵進出口處液體的壓力，單位為帕斯卡（Pa），C1，C2分別為流體在離心泵進出口出的流速單位為米/秒（m/s），ρ為液體的密度千克/立方米（Kg/m3），ɡ為重力加速度9.8m/s2；Z2為出口高度單位米（m），Z1進水管高度單位米（m）。實際生產中凡是會影響到其中的任一參數的變化均會影響到自吸泵的穩定工作。

（1）氣蝕對葉輪的表面產生沖擊破壞作用，使其效率下降，水的流速減小，揚程減少，水力性能大幅下降。減小汽蝕危害的主要途徑減少吸入水流阻力，盡量減少管路長度和彎頭及閥門等附件；防止輸送的介質溫度過高；防止出口閥門開口度過大；減少液體中的雜質。

（2）氣縛現象；在泵啟動的時候，泵內的空氣沒有排凈，使電機空轉產生能量消耗而吸不上水。適時檢查自吸泵的進口管道密封，修復漏氣點；向泵殼內灌滿液體，排出氣體，保證足夠的汽蝕余量，減少泵吸入口的真空度。

（3）氣囊現象。氣囊增加了水流的阻力，使得水流壓力起伏較大，出現震動和噪音，容易引起管道的應力疲勞，降低管道使用壽命，嚴重時會出現裂管，爆管現象。為了防止氣囊危害應選擇高性能的供水管道，在管道的每一個高點安裝一個自動排氣閥，排出管道中的氣體。

（4）液位不足濁度超標。由于吸水井口的液位下降，引起空氣吸入泵內，使泵的供水總量不足，影響正常的生產工作狀況，必須適時補水，渣粒過多增加對泵體的磨損，排污不及時會增加泵體的腐蝕，必須適時清渣；適時排污；做好泵體各部件的防腐維護，延長泵的使用壽命。

6 結語

在日常工作實踐中，定期對循環水系統的能量平衡的測試與計算標準的檢驗，堅持科技是第一生產力，對于設備，管網，換熱，冷卻進行能效分析，做好系統的檢修維護實現水質提標，確保設備運行參數良好，適時對于設備進行技術更新。

對設備構造和工作原理充分認知，了解設備的使用性能，掌握正確的操作方法，發現問題進行分析，提前預防管控、不斷的積累工作經驗，并積極運用于維修工作實踐中，才能減少設備的故障率。隨著生產水平的不斷提高，軋鋼產量的節節攀升，崗位操作人員遵守設備的安全操作規程和技術操作規程精心操作設備。依據軋鋼廠電氣設備的控制性能合理選用相應型號的自吸泵，對于設備進行擴容，減少維修成本，節省人力資源，提升設備的使用周期，更好的為生產服務。