離心泵故障診斷與檢維修工藝

摘要：離心泵指的是由軸承、軸、泵體以及葉輪組成的，用以輸送液體的泵。通過選擇不同材質和結構形式的離心泵，能夠滿足企業的生產需要。但在其運作過程中，由于缺乏科學、系統地維護工作，或是相關工作人員操作不合理等原因，極易發生故障。因此，加強對離心泵故障的診斷和檢維修具有重要意義。本文主要針對離心泵的故障診斷與檢維修工藝進行研究。

關鍵詞：離心泵;故障診斷;檢維修工藝

1離心泵概述

離心泵是一種常見的旋轉機械，其內部的流體隨著葉輪的旋轉不斷發生著能量轉換，即流體的動能轉化為勢能。它被廣泛應用在船舶、航空、水利、發電、冶金等各個領域，是這些領域不可缺少的組成部分。隨著離心泵在工業中的應用越來越廣泛，對離心泵運行狀態的監測和故障特征的分析顯得越來越重要。

離心泵主要由葉輪、泵殼（或泵體）、泵蓋、軸、進水管、出水管以及機身等零部件構成。

葉輪是離心泵中最重要的部件，是泵內唯一直接做功于流體的部件。葉輪一般有三種形態，包括閉式、開式和半開式，不同形態的葉輪對離心泵的性能有著非常重要的影響。

泵殼（或泵體）是離心泵的主體，是一種流體能量轉換部件，主要起到支撐、固定、導流以及穩流的作用。大多數泵殼的殼體是蝸殼式的，它可以存儲從葉輪中甩出的流體，然后將其引至泵的出口，并使得流體的速度下降，勢能提升。

2離心泵常見故障診斷

2.1離心泵常見故障分析

（1）離心泵轉子類故障

離心泵轉子類故障主要包括轉子不平衡和轉子不對中。當轉子不平衡故障出現時，轉子的質量中心與幾何中心線未重合，按發生不平衡的過程進行區分，有原始不平衡、漸發性不平衡和突發性不平衡這三種情況。原始不平衡的表現為元件出廠時平衡為達到要求，在使用初期就產生較大的振動和噪音;漸發性不平衡的表現為在轉子上不均勻的結垢現象，液體中顆粒長時間對離心泵葉輪磨損腐蝕，出現質量不平衡，離心泵的振動會隨著時間的增加而加劇;突發性不平衡的表現為轉子上的零部件或者葉輪流道被異物粘附與卡塞，導致離心泵的振動瞬間增強。當轉子不對中故障出現時，相鄰兩轉子的軸心線發生傾斜偏移。具有不對中故障的離心泵轉子在運轉過程中極易產生一系列危害離心泵的動態效應，例如軸承損壞、聯軸器偏轉、軸彎曲等，最終導致離心泵振動異常，噪聲加劇。

（2）離心泵葉輪故障

1）故障描述及表現形式

離心泵在運行過程中，由于液體介質中顆粒、雜質的磨損，機械損傷，水利沖擊，腐蝕，葉片自身缺陷等問題，使得葉輪失去平衡而產生振動并且運行時出現噪音，常見的故障類型有葉片磨損、葉片斷裂和汽蝕。

2）故障原因分析

離心泵運轉過程中，液體介質經過葉輪時產生水利沖擊，隨即形成葉片數倍頻的周期性壓力脈動，該脈動傳遞給離心泵泵體并引起振動，其頻率是葉片的通過頻率。葉片由于磨損或斷裂，通過頻率或者壓力脈沖表明葉輪外徑和導葉頭間的距離太小，故障后與蝸殼角度不滿足形成穩定的流動。葉片的通過頻率為葉片數與工頻的乘積。

汽蝕產生的原因在于液體在葉輪入口處的流速突然上升，此時形成的壓力低于工作溫度對應的飽和壓力，導致一部分液體汽化，從而形成汽蝕。汽化后的汽泡碰上壓力較高的區域時，受壓突然凝結，于是四周的液體紛紛向此處填入，造成水力沖擊。由于連續遭受局部沖擊，材料表面逐漸疲勞形成損壞，從而導致金屬表面剝蝕現象的發生，即出現不同大小蜂窩狀的蝕洞，沖擊不僅會引起金屬部件的損壞，還會產生化學腐蝕的現象，同時使得設備被氧化。汽蝕過程的不穩定特征，在導致水泵產生振動和噪聲的同時，還會使得汽泡堵塞葉輪槽道，致使揚程與流量同時下降，進而降低了效率。

（3）離心泵滾動軸承故障

滾動軸承的故障種類有很多，在實際中最常出現的是以下三種：疲勞剝落（點蝕）、磨損和膠合。

疲勞剝落（點蝕）指的是滾動軸承在工作狀態時，滾動體和滾道間在交變載荷的共同作用下，兩者表面會形成很強的循環接觸應力，此時在表面容易形成疲勞源，疲勞源的產生會導致微裂紋的形成，而微裂紋存在軸承材質硬度高、脆性大的缺點，導致難以進行縱深發展，因此滾動軸承會出現小顆粒狀剝落和表面附著細小麻點的現象。當故障更嚴重時，滾動軸承的金屬表面由于成片狀剝落導致凹坑狀，此時若軸承繼續運轉，將會形成更大面積更大范圍的剝落。疲勞點蝕會引起運轉中的沖擊載荷，從而加劇離心泵設備的振動和噪聲。

磨損指的是滾動軸承內部互相接觸的表面由于相對運動而產生的摩擦，摩擦會引發金屬的形狀、尺寸及性能發生改變。若磨損程度增加，會導致軸承游隙的擴大與表面粗糙度的上升，這不僅會使軸承的運轉精度降低，也會使離心泵的振動和噪聲隨之增大。

膠合是指金屬從一個表面粘附到另一表面上的現象，產生的主要原因是由于潤滑不足和重載、高速、高溫等。輕度膠合和重度膠合分別被稱劃痕和燒軸承。嚴重情況下的膠合狀態會導致振動和噪聲急劇增大，以至于多數情況下設備難以繼續運轉。

滾動軸承還存在著斷裂、銹蝕、塑形變形和保持架損壞等故障類型，當出現上述情況時，軸承會出現不同程度的溫度升高、振動劇烈和噪聲，應及時處理故障。

（4）離心泵機械密封故障

機械密封也叫做端面密封，它主要用于防止流體泄漏，是針對旋轉機械的軸封裝置之一。機械密封的組成部分是動環、靜環、壓緊元件和密封元件等元件。端面密封的故障形式表現為磨損、熱裂、變形和破損;彈簧等壓緊元件的故障形式表現為松弛、斷裂和腐蝕。機械密封故障在離心泵運行中表現為振動、發熱、磨損，最終呈現出液體介質的泄漏。

2.2離心泵典型故障診斷方法

離心泵轉子類故障和滾動軸承故障出現時，會出現明顯的振動與噪聲，通過對離心泵振動信號提取，采用模式識別的手段可以快速準確的識別出離心泵轉子類和滾動軸承故障;離心泵葉輪故障多為葉片的斷裂磨損，在運轉過程中，最直接的反映是離心泵出口壓力和揚程等相關參數的變化，通過流體力學仿真分析，模擬葉輪故障，將仿真結果和實際數據聯系起來進行葉輪的故障判斷。

3 離心泵故障檢維修工藝

3.1 離心泵故障的維修診斷模式

隨著對離心泵故障診斷的研究越來越深入，科研人員逐漸總結出了三種故障的維修診斷模式，分別是事后診斷模式、定期維修診斷模式以及預知性診斷維修模式。

（1）事后診斷：一般在機器發生故障導致不能正常工作后采取的診斷維修模式。它對維修工作人員的技術要求較低，修理費用也較低，但因為停機所帶來的損失較大。

（2）定期維修診斷：定期維修診斷是一種基于機器的經驗運行情況的預防性維修手段。它可以減少或防止故障的發生，有利于進行較長周期的維修計劃。但會有機器設備利用率低，人力物力消耗大，維修成本高等缺點。

（3）預知性診斷維修：這是最好的診斷和維護方法，有助于我們盡早掌握運行機器的實際情況，有針對性、有目的地進行維護保養。這種診斷維修方法具有效率高、經濟性好的優點，可以節省大量的維修費用。

3.2積極性維護管理技術

積極性維護管理技術主要指的是針對離心泵出現的故障和事故，通過查明問題發生原因，以此為基礎制定針對性維護工作計劃，實現對故障的立即處理。在對離心泵進行維護檢查時，發現某一參數、零部件或是運行狀態發生異常，工作人員應針對具體問題分析其原因，并在短時間內處理故障。通過開展積極性維護技術，能夠實現設計上的整改措施，從根本上解決離心泵的故障和問題。因此，積極性維護管理技術的使用，能夠有效延長離心泵使用壽命，避免設備的頻繁維護和更換，降低企業生產成本，保證企業經濟效益。除此之外，通過該維護技術能夠保證離心泵運作的穩定性，但是需要注意的是，在開展積極性維護管理技術時，企業應安排專業水平較高的維護技術人員進行，實現對離心泵故障的順利排出。

3.3預防性維護技術

預防性維護技術指的是在預定時間內，在機械設備尚沒有發生故障的情況下開展的維修維護作業，通過對機械設備的系統性檢查及測試，避免發生功能障礙，為機械設備的運作狀態提供保障。在對離心泵開展預防性維護技術時，應安排好維護時間，根據離心泵使用時長、之前具有的故障記錄等內容，對離心泵進行全面檢查與測試，落實針對性維護計劃，進而及時掌握離心泵存在的安全隱患并處理。通過對離心泵開展預防性維護技術，能夠減少離心泵運作過程中存在的安全隱患，避免重大故障的發生。而且，通過整合利用離心泵維護資源，能夠有效減少維護成本費用，避免企業出現不必要的資源和經濟損失。

4結束語

綜上所述，離心泵的檢修和維護技術與離心泵運作質量和效率以及生產效益具有十分密切的聯系。因此，相關工作人員應立足于離心泵的常見故障，在日常工作中加強對離心泵的故障診斷，并完善離心泵故障的維修診斷模式，采用預防性維護技術和積極性維護管理技術來針對離心泵的故障進行檢修，進而為離心泵運行狀態提供保障，促進企業的健康、可持續發展。

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作者簡介：李濤，1986年9月，男，甘肅慶陽人，漢族，本科，助理工程師，研究方向：離心泵故障診斷與檢維修工藝。