提高离心泵的可靠性

实践证明性能优良的离心泵经多年使用应该是运转可靠、没有故障。流量、效率和可靠性的进一步改进有助于使它们继续作为工业中的重要设备之一。改进的内容包括合理的控制、变速驱 动、遥控监测、复合材料和陶瓷等新材料的应用以及无密封设计。
所有这些改进对可靠的性能提供了可能性。然而,如果没有合理的选择、正确的安装,恰当的操作以及及时的维护和修理四项基本措施,这种可能性决不可能完全实现。
四项基本使用准则参见表1。

(见表1 泵的基本使用准则)

1、选择
运行条件、轴承和密封是离心泵选择时最重要的因素之一。
离心泵通常应在或接近制造厂家设计规定的压力和流量条件下运行。这个位置通常就是最佳效率点(BEP)。离心泵叶轮的叶片角度和尺寸以及泵的内部液流通道的形状都是固定的,而且只按照最佳运行点进行设计。对于其它流量状况,则这些角度和通道不是太大就是太小。

泵的轴承把旋转部件保持在正确位置上,其大小能承受由叶轮产生的径向力和轴向力。通常对轴承选择未提出要求,但轴承结构中某些细小之处却能提高泵的可靠性。例如,保持架用于隔开滚动体并按规定路线使滚动体通过负荷区。铆接或点焊的钢质保持架最易于疲劳损坏。

轴承保持架根据需要通常有:酚醛的,青铜机械加工的,黄铜冲压的,钢带冲压的,钢带铆接的。
某些离心泵叶轮的设计是在抽吸时或无油运转时,能急剧地降低轴承负荷或者防止密封失效。有一种设计,使用一对带有或不带径向叶片的圆盘,产生摩擦能量来输送液体,压力在两圆盘之间取得平衡,所以传给轴承的负荷很小。

另一种设计,使用一种较普通的叶轮,背面带有叶片,使泵送的液体从轴封处离开。泵在运转时轴封处看起来好像没有油液,或者像擦过似的,只有泵不工作时轴封才起阻漏作用。
有另外两种方法可解决离心泵轴承和密封问题:密封电机和磁力驱动(图1)。这些设计完全不使用密封,并且内部轴承由泵送的液体进行润滑。磁力驱动装置有一些外置轴承,这些轴承通常是密封的。在这些设计中,泵的可靠性需要交替采用精心操作或监测的方法来达到,以避免突然的、严重的损坏。

(见图1)

2、安装
地基和对中是离心泵安装中两个最关键的方面。
地脚螺栓必须恰当和正确地固定在混凝土地基中。地基表面必须凿毛,使砂浆粘牢。未装泵或电机的底板在浇注砂浆之前必须清理干净、安装就位和找平。砂浆把底板粘牢在地基上,并传递由泵、电机装置和管道所产生的全部的力和力矩。地基的重量最少必须是泵、联轴器和电机的3倍。

泵和电机的对中,保证轴承和密封件不会承受异常负荷作用。对中校核在开始就应该进行,管道连接好后再次进行校核,重要的是管道不要固定在离心泵上。

如果泵是用于输送加热的液体,对中时应该使设备处于运行温度状态。热对中后,用销钉将泵和电机固定在底板上,销钉只设置在底板靠联轴节的一侧。这种做法是使底板的外侧端能随温度变化而伸缩。在管线中必须采用补偿节,使其有伸缩余地。

3、操作
作何一台泵在超过送液能力情况下运行——流量比最佳效率点(BEP)大得多而压力低——就会产生喘振和振动。喘振和振动除了需要超额的功率外,还有可能引起轴承和密封问题。

相反,泵在低于送液能力情况下运行——流量大大小于BEP点而压力高——固定的叶片角度在叶轮和泵体之间以及在耐磨环之间引起涡流。叶轮上的径向推力增大,造成较大的轴应力,增加轴的挠度以及可能产生轴承和机械密封问题。径向振动和传动轴的轴向移动量也增大。

按这种状态继续运行会导致机械和液压性能加速变坏,最终损坏了泵。
虽然现有的许多性能曲线,其送液能力从零到穿过最佳效率点BEP,常常显示出平滑的、稳定的运行特性,但有些泵超过这些宽范围时不能运行;还有许多泵在低于BEP流量50%时不能运行,除非引起严重的液压不稳定。
出现这些问题的原因是内部回流,它与比转速、相对净吸压头、效率和泵的流量变化范围有关。回流一般在低于BEP的流速进行操作时发生,但流速大于BEP时也会发生。在低流量的条件下,可采用一个旁路系统或者降低速度以防止液压不稳定。

在回流期间,内部流量不稳定就可能发生流量剧烈变化。失速倒流、涡流、湍流和气穴都可能发生(图2)。当剧烈的回流发生时,往往可听到从泵发出的随机频率的响亮爆裂声或猛击的噪声。

(见图2)

此外,在抽吸时,从泵送到上游不同直径管子里的液体中,或许可观察到随机的液压脉动。这些噪声和脉动的强度随着流量的减少而增大,其结果是缩短轴承寿命、使密封泄漏和产生尖叫声。
如果系统条件要求的流量与设计点有显著不同,泵将在低效率下运行。效率下降是由于回流引起的内部损失增加。为克服这些损失,泵的电机必须提供较大的功率,增加的功率在泵送的流液中产生热量。

4、维护与修理
在诊断任何可能发生的问题时,泵的运行记录可以证明是非常有用的。这样的记录应该包括运行小时数、填料的调整和更换、更换或添加润滑剂以及其它维护措施。这对于抽吸和排放压力、流量、输入功率、流液和轴承的温度以及振动和噪声水平的定期测量记录有所帮助。

耐磨环用于防止高压流液从内部泄漏返回到叶轮的抽吸侧。它们也提供一种方法,控制泵的液压推力或者把液压推力降至最低。因为它们影响泵的性能,所加大的间隙可能要增加需用功率5%~7%。当初始间隙增加一倍时更换耐磨环是经济的。

填料箱的维护主要是填料的更换。然而,大多数填料的问题是安装不正确直接引起的。
下列是填料密封件的一些维护准则:
(1)检查损坏的轴或轴套。
(2)清洁填料函内腔。
(3)采用预制成形的或压力铸造的耐磨环。
(4)使用带开槽衬套的填料工具。
(5)错开接缝90°。
(6)把密封盖放好。
(7)瞬时压缩填料。
(8)松开填料并用手转动泵。
(9)开始对密封注满水,再启动泵。
(10)试转20~30min。
(11)紧固压盖螺栓使泄漏量在标准范围内。

机械密封可分为两种基本形式。推压式有一个可沿轴套滑动的辅助密封圈;非推压式或风箱形的辅助密封圈是固定在轴上的。要注意主密封面和辅助密封表面,切不可划伤、弄缺损,不要触摸、不要上油、或不要弄脏这些表面。即使是指纹也会造成密封泄漏。要使安装和运行获得成功,应按制造厂商的详细说明书进行。
泵的轴承必须正确润滑。对油润滑的轴承保持需要的液面高度。液面过高或过低都会使轴承损坏。油脂润滑的轴承应该大约每6个月更换油脂。轴承温度突然升高一般是不正常的信号,应在故障发生之前就予以消除。

(见表2)

当泵的使用是周期性或临时性时,每隔几天运行几分钟是切实可行的,如果不可能这么做,应该用手转动叶轮每周至少几次。

没有马上安装的泵要保护好,所有未上漆的表面应该涂覆一层合适的防锈剂,用油润滑的轴承应该注满适当的油液,用脂润滑的轴承应该仅填充一种润滑脂,不要混合使用润滑脂。从填料密封的泵里取出填料和给密封套加油脂。用机械密封的泵不应有损伤的密封件,不要动它们。要小心搬运整套泵,不可把泵轴当作起吊工具或杠杆使用。保管须知:
(1)清洁泵的外部。
(2)短时泵入干净液体,冲洗抽吸管线、排放管线、泵壳和叶轮。
(3)排净泵壳、抽吸管线和排放管线中的冲洗液。
(4)如果不能完全排净,可加入少量防冻剂到泵壳里,同时转动泵轴。
(5)排净轴承箱的油,再加注干净的油;彻底清洗油脂并再充填新脂。
(6)把吸入口和排放口封起来。
(7)把泵贮存在干净、干燥的地方。
(8)保护电机绕组免受潮湿。
(9)用防锈和防蚀液喷射泵壳内部。
(10)每月转动一次泵轴以免冻结,并润滑轴承。

第三届浙江国际泵阀水处理设备展览会
展览内容:
(1)给排水技术与设备、节水灌排设备、金属及非金属管材、管件、管道、各种水泵、阀门、减振器、计量计费管理系统、抄表系统、防震保温、隔热材料、风机及控制设备、城镇给排水及设备、高楼增压、自动供水、冷却塔设备等;
(2)水泵、阀门、管道及水泵、管阀相关的密封、电机仪表、检测仪器等;
(3)水处理技术与设备、治污、水处理技术设备、计量设备及管理系统、水资源的应用等;工业废水用水、城市生活污水给水处理技术与设备、节水器具、水处理系统、水利工程、防洪抗灾遥控技术与设备、水质分析仪器、水处理药剂、水环境自动检测系统、水处理系统自动控制技术设备和软件开发等;
(4)饮水、瓶装水、净水器材与饮用纯净水有关设备、器材、包括纯净水制造、灌装消毒及药剂等净水器、水净化设备和器材、膜与分离技术等。
展会地址:浙江省展览馆——武林广场
展览时间:2003年11月21日至23日
联系电话:0571-88979502 88898167 88898132
联系人:朱昌锋

天津国际给排水、水处理及泵阀管道展览会
展览内容:
(1)城市生活污水处理技术、成套设备、各种工业废水处理技术与装备污水回用、城市水开发利用的技术与装备、给排水技术与设备、膜及分离工程技术与设备、水处理药剂及过滤材料、水处理系统自动控制、分析仪器、监控及自动化系统。纯净水、蒸馏水、矿泉水、高纯水等制水技术设备及产品等;
(2)泵类:真空泵,离心泵,计量泵,化工泵,水泵,油泵,流程泵,污水泵,旋涡泵,自吸泵,多级泵,耐腐蚀泵,气泵,管道泵,纸浆泵,空凋泵,潜水泵,泳池泵,液下泵,磁力泵,齿轮泵,螺杆泵,圆弧泵,高粘度泵,杂质泵及专用材料、检测仪器等;
(3)阀门类:蝶阀,闸阀,截止阀,止回阀,球阀,柱塞阀,气动阀,电磁阀,调节阀,安全阀,锁闭阀,特种阀及润滑、密封材料,检测仪器测试系统、计算机辅助系统,应用技术等;
(4)管道及附件类及防震、隔震、保温、隔热材料、风机、压缩机等设备、各种除污机、除砂与砂水分离设备、刮泥机与浓缩机、吸泥机、表面曝气设备等。
展会地址:天津国际展览中心(天津友谊路32号)
展览时间: 2003年11月12日至15日
联系电话: 022-27227225
联系人:李金龙


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