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化工水泵在应用中出现常见问题分析及故障排除


一、水泵不出水的原因分析

(1)  单级离心泵的填料因长期使用已经磨损或填料压得过松,造成大量的水从填料与泵轴轴套的间隙中喷出,其结果是外部的空气就从这些间隙进入水泵的内部,影响了提水。

(2)  进水管因长期潜在水下,管壁腐蚀出现孔洞,水泵工作后水面不断下降,当这些孔洞露出水面后,空气就从孔洞进入民进水管。

(3)  进水管弯管处出现裂痕,进水管与水泵连接处出现微小的间隙,都有可能使空气进入进水管。

(4)自吸泵启动前未灌满足够的水,有时看上去灌的水已从放气孔溢出,但未转动泵轴交空气完全排出,致使少许空气残留在进水管或泵体中。

(5)  与水泵接触的进水管的水平段逆水流方向应用0.5%以上的下降坡度,连接水泵进口的一端为最高,不要完全水平。如果向上翘起,进水管内会存留空气,降低了水管和水泵中的真空度,影响吸水。

二、水泵吸程太大

    有些水源较深,有些水源的外围地势较平坦处,而忽略了水泵的容许吸程,因而产生了吸水少或根本吸不上水的结果。要知道自吸离心泵吸水口处能建立的真空度是有限度的,绝对真空的吸程约为10米水柱高,而水泵不可能建立绝对的真空。而且真空度过大,易使泵内的水气化,对水泵工作不利。所以各离心泵都有其最大容许吸程,一般在3-8.5米之间。安装水泵时切不可只图方便简单。

三、水流的进出水管中的阻力损失过大

    有些用户经过测量,虽然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距离还略小于离心泵扬程,但还是提水量小或提不上水。其原因常是管道太长、水管弯道多,水流在管道中阻力损失过大。其原因常是管道太长、水管弯道多,水流在管道中阻力损失过大。一般情况下90度弯管比120度弯管阻力大,每一90度弯管扬程损失约0.5-1米,每20米管道的阻力可使扬程损失约1 米。此外,有部分用户还随意水泵进、出管的管径,这些对扬程也有一定的影响。

四、水泵转速低

(1)  人为的因素。有部分用户因原配电机损坏,就随意配上另一台电动机带动,结果造成了流量小、扬程低甚至不上水的后果。

(2)  水泵本身的机械故障。叶轮与泵轴紧固螺母松脱或泵轴变形弯曲,造成叶轮多移,直接与泵体磨擦,或轴承损坏,都有可能降低水泵的转速。

(3)  动力机维修不灵。电动机因绕组烧毁,而失磁,维修中绕组匝数、线径、接线方法的改变,或维修中故障未彻底排除因素也会使水泵转速改变

五、其它因素的影响

(1)  底阀打不开。通常是由于水泵搁置时间太长,底阀垫圈被粘死,无垫圈的底阀可能会锈死。

(2)  底阀滤器网被堵塞;或底阀潜在水中污泥层中造成滤网堵塞。

(3)  叶轮磨损严重。叶轮叶片经长期使用而磨损,影响了水泵性能。

(4)  闸阀可止回阀有故障或堵塞会造成流量减小甚至抽不上水。

(5)  出口管道的泄漏也会影响提水量。

六、常用简易的设备故障诊断方法

1、观察法

人的视觉可以观察设备上的机件有无松动、裂纹及其他损伤等;可以检查润滑是否正常,有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象;可以查看油箱沉积物中金属磨粒的多少、大小及特点,以判断相关零件的磨损情况;可以监测设备运动是否正常,有无异常现象发生;可以观看设备上安装的各种反映设备工作状态的仪表,了解数据的变化情况,可以通过测量工具和直接观察表面状况,检测产品质量,判断设备工作状况。把观察的各种信息进行综合分析,就能对设备是否存在故障、故障部位、故障的程度及故障的原因作出判断。通过仪器,观察从设备润滑油中收集到的磨损颗粒,实现磨损状态监测的简易方法是磁塞法。它的原理是将带有磁性的塞头插入润滑油中,收集磨损产生出来的铁质磨粒,借助读数显微镜或者直接用人眼观察磨粒的大小、数量和形状特点,判断机械零件表面的磨损程度。用磁塞法可以观察出机械零件磨损后期出现的磨粒尺寸较大的情况。观察时,若发现小颗磨粒且数量较少,说明设备运转正常;若发现大颗磨粒,就要引起重视,严密注意设备运转状态;若多次连续发现大颗粒,便是即将出现故障的前兆,应立即停机检查,查找故障,进行排除。讲的很详细了,这些诊断方法需要较长时期的经验累积才能判断准确。

2、听诊法

设备正常运转时,伴随发生的声响总是具有一定的音律和节奏。只要熟悉和掌握这些正常的音律和节奏,通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声,判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。用手锤敲打零件,听其是否发生破裂杂声,可判断有无裂纹产生。电子听诊器是一种振动加速度传感器。它将设备振动状况转换成电信号并进行放大,工人用耳机监听运行设备的振动声响,以实现对声音的定性测量。通过测量同一测点、不同时期、相同转速、相同工况下的信号,并进行对比,来判断设备是否存在故障。当耳机出现清脆尖细的噪声时,说明振动频率较高,一般是尺寸相对较小的、强度相对较高的零件发生局部缺陷或微小裂纹。当耳机传出混浊低沉的噪声时,说明振动频率较低,一般是尺寸相对较大的、强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时增强时,说明故障正在发展,声音越大,故障越严重。当耳机传出的噪声是杂乱无规律地间歇出现时,说明有零件或部件发生了松动。

听诊可以用改锥尖(或金属棒)对准所要诊断的部位,用手握改锥把,放耳细听。这样作可以滤掉一些杂音。温度手感判定训练:用一结点式温度计,测出金属表面的50度,60度,70度,80度几种状态,对于低温时可以用描,考察手能接触的时间,根据不同时间来断定温度。对较高温度不能手摸时,可以淋少量的水滴观察水蒸发状态,然后记住这些状态。在诊断设备时使用,能得到较为准确的判断。

温度手感判定我在《现代机电设备安装调试、运行检测与故障诊断、维修管理实务全书》书中看到过,不过我想每个人的耐受能力可能各不相同,还是用总版主说的方法自己实际判断比较准确。

3、触测法

用人手的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。

人手上的神经纤维对温度比较敏感,可以比较准确地分辨出80℃以内的温度。当机件温度在0℃左右时,手感冰凉,若触摸时间较长会产生刺骨痛感。10℃左右时,手感较凉,但一般能忍受。20℃左右时,手感稍凉,随着接触时间延长,手感渐温。30℃左右时,手感微温,有舒适感。40℃左右时,手感较热,有微烫感觉。50℃左右时,手感较烫,若用掌心按的时间较长,会有汗感。60℃左右时,手感很烫,但一般可忍受10s 长的时间。70℃左右时,手感烫得灼痛,一般只能忍受3s长的时间,并且手的触摸处会很快变红。触摸时,应试触后再细触,以估计机件的温升情况。用手晃动机件可以感觉出0.1mm-0.3mm的间隙大小。用手触摸机件可以感觉振动的强弱变化和是否产生冲击,以及溜板的爬行情况。用配有表面热电偶探头的温度计测量滚动轴承、滑动轴承、主轴箱、电动机等机件的表面温度,则具有判断热异常位置迅速、数据准确、触测过程方便的特点。

七、水泵机械密封故障处理与探讨

    机械密封也叫端面密封,它是靠弹簧和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面上产生适当的压紧力,使这两个端面紧密贴合。端面间保持一层极薄的油膜,介质通过时阻力很大,阻止液体泄漏,从而达到密封的目的,同时对动环和静环有润滑作用。调整得好可以完全无泄漏。

1 水泵机械密封的特点

水泵机械密封的主要优点是密封可靠,在一个很长使用周期中,泄漏很少;作用寿命长,一般能使用5年左右;维修周期长。但机械密封结构复杂,制造与安装精度高,成本高,对维修人员的技术要求高,由于输油管道上用的机械密封都是内装式,修理机械密封时往往要把油泵进行解体,工作量大。因此,保证机械密封工作可靠,延长机械密封的使用寿命非常重要。

2 水泵机械密封易发生的问题

在使用过程中,机械密封易发生的主要问题是泄漏量超差和温度过高。用手触摸机械密封压盖,如果无法在上面停留,说明温度过高。泄漏量每侧不应超过60滴/min,如果成线状流淌,则说明泄漏量过大,可确定是否观察运行;如果向外喷油,则应立即停机检查。

3 采取的控制措施

3.1 保证零部件质量

机械密封在出厂前须做密封性能试验,并有合格证。机械密封经过长期运行,使动环与静环磨损,弹簧与轴锈蚀磨损、密封胶圈磨损、老化、变形等,都能造成密封的泄漏,必须修理或更换新件。动环和静环的密封面不得有裂纹、掉角、划痕、麻点、飞边及偏磨,划痕、麻点不能贯穿整个密封端面。若使用修复的动静环时,动静环的凸台高度之和不少于3mm,且单个凸台高度不少于lmm,以免影响散热。动环安装后应保证能在轴上灵活移动,将动环压向弹簧后应能自由弹回,保持动静环的垂直和平行。动静环密封胶圈的规格符合图纸规定,表面不得有残损、厚薄不均及软硬不均现象,在大修时要更换密封胶圈。弹簧的外表面清洁无锈蚀,在使用前应进行长度外形检测和压力试验,每组弹簧在规定压缩长度的压力差应符合要求,每组弹簧在规定压缩长度的压力误差符合要求。自由长度允差不超过0.5mm,压缩量不能过大过小,要求误差±2mm。密封套与泵轴不能采用同一种材质,两侧端面的平行度允差及与轴线的不垂直度允差不超过±0.20mm。

3.2 保证有充分的冷却润滑

调整冷却管路调节阀开度,要确保机械密封冷却管路通畅,罐水泵时打开排空阀要排净密封腔内气体。

3.3 保证安装精度

拆装水泵机械密封时,动静环要清洗干净,并在摩擦副面上涂抹少量清洁的润滑油,要兼顾高压端和低压端,严禁磕碰。静环压盖安装时用力要均匀,防止压偏,用塞尺检查,上下左右位置的偏差不大于0.05mm;检查压盖与轴外径的配合间隙,四周要均匀,各点允许偏差不大于0.1ram。安装水泵机械密封部位的泵轴的径向跳动不超过0.05mm。把和泵盖和密封端盖之前,要认真复核机械密封的安装定位尺寸,如果定位尺寸不符合要求,可在轴套间用钢垫调整,但钢垫精度要高,厚度差不超过0.01mm。测量机械密封套的径向跳动和密封面的端面跳动符合要求。

对运行过的机械密封,凡有压盖松动使密封面发生移动的情况,则动静环零件必须更换,绝对不应重新上紧继续使用。因为在这样松动后,摩擦副原来的运动轨迹就会发生变动,接触面的密封性能就很容易遭到破坏。

4.4 调整端面比压

端面比压是关系到密封性能及使用寿命的重要参数,它与密封的结构型式、弹簧大小和介质压力有关。端面比压过大将加坏摩擦副;比压过小则易泄漏,往往由厂家给定一个适合的范围,端面比压一般取3~6kg/cm2。调整比压就是调整弹簧的压缩尺寸。弹簧的自由长度用A 表示,弹簧刚度产生单位压缩量时承受的载荷为k,规定要求的比压用P表示,这些都是厂家给定的参数。压缩后尺寸用B表示,则P/A-13=k,得出13=A-e/k,这就是弹簧安装压缩后的尺寸。如果弹簧安装后的尺寸过大,可在弹簧座与弹簧之间增加调整垫的厚度,尺寸过小则减少调整的厚度,调整垫的厚度用千分尺量取。

八、水泵跳闸故障排除

1:故障现象

发电厂125 mw机组自投产以来,水泵偶尔会发生一合闸即跳闸的问题,并无任何信号继电器掉牌。在排除了开关机构故障后,按常规方法检查电缆、二次回路接线和各继电器及其定值都正常,再次启动又往往成功 。后怀疑是dcs系统软故障造成的,但改在控制盘上操作,仍会出现此现象。

2:试验查找原因

为查清楚此现象的原因,观察开关合闸过程中各表计的变化情况,以确认是何原因使其跳闸。试验其中电压表监视微机跳闸回路,毫安表监视差动继电器1cj、2cj动作情况,电流表监视热工保护回路。接好表计后,启动给水泵,经过一段时间的试验,终于有一次水泵一启动即跳闸,同时观察到毫安表的指针偏转了一下,其它监视表计没有反应,新换上的xjl-0025/31型集成块式信号继电器1xj亦动作掉牌,表明是由差动保护动作导致跳闸。

3:根源分析

差动保护动作,首先怀疑被保护设备内部有故障。通过常规检查,水泵电机及其电缆正常,差动继电器校验正常,电流互感器极性连接正确。在排除设备故障和接线错误的原因后,差动保护在电机启动过程中动作,表明在这过程中差动回路的差电流超过差动继电器整定值。正常情况下引起差动回路差电流的原因主要有两点:一是电机首尾两侧的电流互感器变比误差不同,存在一个很小的差电流,这个差电流小于电机额定电流id的5%。二是首尾两侧电流互感器二次负荷的差别也会引起其变比的差别,从而存在一个差电流。在水泵电机差动保护回路中的电流互感器负荷差别只是二次电缆长度的不同,大约相差50 m,并且在额定电流下,差动继电器的功率消耗不大于3 va,二次负载并不重。检查发现给水泵电机差动保护用的首尾侧电流互感器型号均为lmzbj-10,b级15倍额定电流,变比600/5,容量40 va,完全能满足二次负载的要求。

以上分析是基于正常运行的条件下,在电机启动时,情况又有所不同。电机启动时电流很大,首尾两侧的电流互感器可能饱和,此时由于各电流互感器磁化特性不一致,二次差电流可能很大。根据阿城继电器厂的lcd-12型差动继电器整定说明,继电器的动作电流整定值izd=△i1×kk×in/n=0.06×3×356/120=0.534a式中:△i1—首、尾端电流互感器正常运行时的最大误差,0.04~0.06;kk—可靠系数,2~3;in—电机额定电流;n—电流互感器变比。应整定在1.0a的位置。在使用b级互感器的情况下,差动继电器动作电流整定在1.5a,制动系数为0.4时,差动保护在电机启动时仍偶尔会动作,是由于b级电流互感器磁化特性饱和点较低,抗饱和能力较低,不能满足差动继电器的要求。通常要求差动保护回路的电流互感器采用d级,d级互感器的饱和点高一些,没那么容易饱和,可以减小电机启动时流过差动回路的差电流。在更换为d级的电流互感器,同时把差动继电器动作电流整定在1.0a,制动系数为0.4后,再没出现过开关一合闸即跳闸的故障。

九、水泵故障诊断及消除措施

1、无液体提供,供给液体不足或压力不足

(1)水泵没有注水或没有适当排气

消除措施:检查泵壳和入口管线是否全部注满了液体。

2)水泵速度太低

消除措施:检查电机的接线是否正确,电压是否正常或者透平的蒸汽压力是否正常。

3)水泵系统水头太高

消除措施:检查系统的水头(特别是磨擦损失)。

4)水泵吸程太高

消除措施:检查现有的净压头(入口管线太小或太长会造成很大的磨擦损失)。

5)水泵叶轮或管线受堵

消除措施:检查有无障碍物。

6)水泵转动方向不对

消除措施:检查转动方向。

7)水泵产生空气或入口管线有泄漏

消除措施:检查入口管线有无气穴和/或空气泄漏。

8)水泵填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中

消除措施:检查填料或密封并按需要更换,检查润滑是否正常。

9)水泵抽送热的或挥发性液体时吸入水头不足

消除措施:增大吸入水头,向厂家咨询。

10水泵)底阀太小

消除措施:安装正确尺寸的底阀。

11)水泵底阀或入口管浸没深度不够

消除措施:向厂家咨询正确的浸没深度。用挡板消除涡流。

12)水泵叶轮间隙太大

消除措施:检查间隙是否正确。

13)水泵叶轮损坏

消除措施:检查叶轮,按要求进行更换。

14)水泵叶轮直径太小

消除措施:向厂家咨询正确的叶轮直径。

15)水泵压力表位置不正确

消除措施:检查位置是否正确,检查出口管嘴或管道。

2、水泵运行一会儿便停机

1)吸程太高

消除措施:检查现有的净压头(入口管线太小或太长会造成很大的磨擦损失)。

2)叶轮或管线受堵

消除措施:检查有无障碍物。

3)产生空气或入口管线有泄漏

消除措施:检查入口管线有无气穴和/或空气泄漏。

4)填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中

消除措施:检查填料或密封并按需要更换。检查润滑是否正常。

5)抽送热的或挥发性液体时吸入水头不足

消除措施:增大吸入水头,向厂家咨询。

6)底阀或入口管浸没深度不够

消除措施:向厂家咨询正确的浸没深度,用挡板消除涡流。

7)泵壳密封垫损坏

消除措施:检查密封垫的情况并按要求进行更换。

3、水泵功率消耗太大

1)转动方向不对

消除措施:检查转动方向。

2)叶轮损坏

消除措施:检查叶轮,按要求进行更换。

3)转动部件咬死

消除措施:检查内部磨损部件的间隙是否正常。

4)轴弯曲

消除措施:校直轴或按要求进行更换。

5)速度太高

消除措施:检查电机的绕组电压或输送到透平的蒸汽压力。

6)水头低于额定值。抽送液体太多

消除措施:向厂家咨询。安装节流阀,切割叶轮。

7)液体重于预计值

消除措施:检查比重和粘度。

8)填料函没有正确填料(填料不足,没有正确塞入或跑合,填料太紧)

消除措施:检查填料,重新装填填料函。

9)轴承润滑不正确或轴承磨损

消除措施:检查并按要求进行更换 。

10)耐磨环之间的运行间隙不正确

消除措施:检查间隙是否正确。按要求更换泵壳和/或叶轮的耐磨环。

11)泵壳上管道的应力太大

消除措施: 消除应力并厂家代表咨询。在消除应力后,检查对中情况。

4、泵的填料函泄漏太大

1)轴弯曲

消除措施:校直轴或按要求进行更换。

2)联轴节或泵和驱动装置不对中

消除措施:检查对中情况,如需要,重新对中。

3)轴承润滑不正确或轴承磨损

消除措施:检查并按要求进行更换。

5、转动部件转动困难或有磨擦

1)水泵轴弯曲

消除措施:校直轴或按要求进行更换。

2)水泵耐磨环之间的运行间隙不正确

消除措施:检查间隙是否正确。按要求更换泵壳或叶轮的耐磨环。

3)水泵壳上管道的应力太大

消除措施:消除应力并厂家代表咨询。在消除应力后,检查对中情况。

4)水泵轴或叶轮环摆动太大

消除措施:检查转动部件和轴承,按要求更换磨损或损坏的部件。

5)水泵叶轮和泵壳耐磨环之间有脏物,泵壳耐磨环中有脏物

消除措施:清洁和检查耐磨环,按要求进行更换。隔断并消除脏物的来源。

6、轴承温度太高

1)轴弯曲

消除措施:校直轴或按要求进行更换。

2)联轴节或泵和驱动装置不对中

消除措施:检查对中情况,如需要,重新对中。

3)轴承润滑不正确或轴承磨损

消除措施:检查并按要求进行更换。

4)泵壳上管道的应力太大

消除措施:消除应力并向厂家代表咨询。在消除应力后,检查对中情况。

5)润滑剂太多

消除措施:拆下堵头,使过多的油脂自动排出。如果是油润滑的泵,则将油排放至正确的油位。

7、水泵填料函过热

1)水泵填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中

消除措施:检查填料或密封并按需要更换。检查润滑是否正常。

2)水泵填料函没有正确填料(填料不足,没有正确塞入或跑合,填料太紧)

消除措施:检查填料,重新装填填料函。

3)水泵填料或机械密封有设计问题

消除措施:向厂家咨询。

4)水泵机械密封损坏

消除措施:检查并按要求进行更换。向厂家咨询。

5)水泵轴套刮伤

消除措施:修复、重新机加工或按要求进行更换。

6)水泵填料太紧或机械密封没有正确调节

消除措施:检查并调节填料,按要求进行更换。调节机械密封(参考制造商的与水泵一起提供的说明或向厂家咨询)。


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