两个泵典型故障案例分析

发布时间：2022-03-14

一、案例I：循环泵汽蚀破坏

某电厂3#机组（25MW）配用二台双吸中开泵作循环冷却泵，泵的铭牌参数为：Q=3240m³/h，H=32m，n=960r/m，Pa=317.5kW，Hs=2.9m（即NPSHr=7.4m），泵装置为一次循环供水，取水口和排出口均在同一水面上。开车运行不到两个月，泵叶轮被汽蚀破坏穿孔。

处理过程：

首先作现场调查，发现泵的出口压力仅0.1MPa,而且指针剧烈摆动，并伴有爆破汽蚀响声。作为水泵专业人员，印象就知道这是由于偏工况运行而造成汽蚀发生。因为泵的设计扬程为32m，反映在吐出压力表上，读数应字0.3MPa左右。而现场压力表读数只有0.1MPa，显然泵的运行扬程只有10m左右，即泵的运行工况远离Q=3240m^3/h，H=32m的规定工况点，此点的泵必需汽蚀余量已无法预料的增大。必然发生汽蚀。

其次作现场调试，让用户直觉认知是泵选型扬程过失，为了使泵消除汽蚀，必须使泵的运行工况回到Q=3240m3/h，H=32m的规定工况附近。方法就是关校出口阀门。用户对关小阀门非常担心，他们认为现在全开阀门运行，流量尚不充分，致使冷凝器进出温差达33℃（若流量充足，正常进出温差应在11℃以下），若再关小出口阀，泵的流量岂不更小。为了使电厂操作人员放心，要他们布置有关人员分头观察冷凝器的真空度、发电出力数、凝器出水温度等对流量变化反映敏感的数据，泵厂人员则在泵房逐步关小泵出口阀。出口压力随着阀门开度的减小而逐步上升，当上升至0.28MPa时，泵的汽蚀响声完全消除，凝器真空度也从650汞柱上升到700汞柱，凝器的进出温差下降到11℃以下。这些都说明，运行工况回到规定点之后，泵汽蚀现象即可消除，泵的流量恢复正常（泵偏工况发生汽蚀后，流量、扬程都要下降）。但此时阀门开度只有10%左右，若长此运行，阀门也容易损坏，同时耗能不经济。

解决办法：

由于原泵扬程有32m，而新需扬程仅12m，因为扬程相差太远，切割叶轮降低扬程的简单办法已不可行。于是提出电机降速（960r/m降至740r/m）改造，泵叶轮重新设计的方案。此方案后来实践表明，彻底解决了问题，不仅解决了汽蚀问题，还大大地降低了能耗。

本案问题的关键是泵选型扬程过高造成的。

一、案例Ⅱ：循环水泵位移和断轴事故分析

该工程共有6台24寸型循环水泵，露天安装，泵的铭牌参数为：Q=3000m³/h，H=70m, N=960r/m（实际转速达990r/m），配套电机功率800kW，泵轴承为SKF球轴承。脂润滑。从动端轴承向固定，承受残余轴向推力；主动端轴承外圈轴向留有游动间隙。

泵装置如下图所示：

橡胶伸缩节两端法兰分别与管道连接，两端法兰本身未用长螺栓刚性连接。

泵安装好之后，开始逐台调试，调试中出现下列情况：

1)泵座和吐出管道水泥固定支墩均发生位移，位移方向如装置示意图所示：泵向右移，固定支墩向左移，有几台泵支墩水泥座因位移出现崩裂。

2)压力表读数在开阀之前达0.8MPa，部分开阀之后为0.65MPa左右，电动蝶阀开度约15%。轴承部位温升、振动幅度都正常。

3)停泵之后检查联轴器的对中情况，发现机泵两联轴器左右错位较大，据安装人员检查，错位Z严重的为1#泵（错位1.6mm），5#泵（错开3mm）、6#泵（错开2mm），其他泵也有数十丝的错位。

4)调整对中后，重新开车时，用户和安装公司用百分表测量泵脚的位移量，Z大的达0.37mm，停泵后有回弹，但泵脚部位不能复原。

断轴事故发生在5#泵上。5#泵断轴之前，断续运行3-4次，累计运行约60小时左右。Z后一次开车后，运行至次日晚上发生断轴。断轴部位在主动端轴承定位轴肩退刀槽处，断面与轴中心略为倾斜 。

对事故原因的分析意见：断轴事故发生在5#泵上，可能有轴本身质量问题，也有外部因素的问题。

1)5#泵发生断轴，不排除5#泵轴存在质量问题，这些问题可能轴料本身有缺陷，也可能与5#泵轴退刀槽加工圆弧不规范导致应力集中，这是断轴原因的个性问题。

2)5#泵断轴与外力作用使泵产生位移有关。在外力作用下 5#泵联轴器左右错位Z大。这个外力的产生是由于吐出管上的水压力作用下产生的张力（这个张力F当P2=0.7MPa时：F=0.7×10.2×（πd2）÷4=0.7×10.2×(π×802)÷4=35.9T,当闭阀运行时，P2=0.8MPa，此时F=0.8×10.2×(π×802)÷4=41T），这么大的拉力靠橡胶管壁刚度根本承受不住，必然向左右延伸，这样力向右传递到泵上,使其产生位移，向左传递到水泥支墩,使其推裂，如果支墩较坚固、不垮，则泵向右的位移就更大。事实表明，5#泵?水泥支墩未推裂，则5#泵的位移就更大，所以停后,5#泵的联轴器左右错位就Z大。

3)因橡胶管壁的刚度不能承受巨大水推力而轴向拉长，使泵吐出口承受巨大外推力（泵的进出法兰不能承受管道外力作用），致使泵体位移，导致联轴器错位、机泵两轴不同心运行，这是导致5#泵断轴的外部因素。

解决方法：将轮胎节用长螺杆刚性联接，并让吐出管路能自由伸展，位移和断轴问题而不再发生。

水泵常见故障处理措施：

1、水泵扬程过高引发的运行故障：

设计院在做水泵选型时，泵的扬程首先是通过理论计算确定的，往往有些保守，致使新选泵的扬程高于实际装置所要求的扬程，从而导致泵偏工况运行。由于偏工况运行，会造成如下一些运行故障：

(1)电机超功率（电流），常常出现在离心泵上。

(2)泵发生汽蚀现象，并发生振动和噪音，出口压力指针频繁摆动。由于汽蚀发生，还导致叶轮汽蚀破坏，运行流量下降。

处理措施：分析泵运行数据，重新确定装置要求的实际扬程，调整（降低）泵的扬程.Z简单的方法是切削叶轮外径;如切削叶轮不足以满足扬程降低值的要求，可更换新设计的叶轮；还可将电机做降低转速的改造以降低泵扬程。

2、滚动轴承部件温升超标

国产滚动轴承允许的Z高温度不超过80℃,进口轴承如SKF轴承，允许的Z高温度可达到110℃。平时运行检查时，都以手摸触感来判断轴承是否发热，这是不规范的判断。

引起轴承部件温度过高的常见原因有下列几点：

1）润滑油（脂）过多 ；

2）机泵两轴不对中，使轴承受到额外的负载；

3）零部件加工误差，特别是轴承体与泵座相配合的端面垂直度超差，也会使轴承受到额外的干扰力而发热；

4）泵体受到吐出管道的推拉干扰，从而破坏了机泵两轴的同心度，也会使轴承发热；

5）轴承润滑不良或润滑油脂中含有泥砂或铁屑，也会使轴承发热；

6）轴承容量不足，这是泵设计选择的问题，成熟产品一般不存在这一问题。

3、泵发生汽蚀现象，导致振动噪音增大和叶轮破坏：

泵发生汽蚀现象的实质原因是泵装置汽蚀余量（以NPSHa表示）小于泵必需汽蚀余量（以NPSHr表示）而造成的 。

泵装置汽蚀余量NPSHa的值是由装置确定的，它与当地大气压Pa，输送介质的汽化压力Pv，泵汽蚀基准线离吸入液面的几何高度Hg，吸入管路的阻力损失hw有关，具体的计算公式为：

hw——泵吸入管路的阻力损失，一般为0.3-0.5m

当装置确定之后，而且吸入水位恒定的情况下，NPSHa值为一个恒定值。

泵必需汽蚀余量NPSHr值是通过泵试验确定的，一般只做三个流量点（即规定范围内的三个流量点：小流量点、设计流量点、大流量点）的试验，而且三个流量点的NPSHr值不一样，正常情况下，设计流量点的NPSHr值Z小，其他流量点特别是大流量点的NPSHr值要增大。超出大流量点以外的NPSHr值一般那都急剧增大，无法预料。

设计院确定泵的安装高度，装置汽蚀余量NPSHa值要满足泵使用范围内Z大必需汽蚀余量NPSHr值的要求。但是为什么还会发生汽蚀现象呢？其原因有以下几点：泵偏工况运行造成汽蚀的发生：由于选型误差，使泵的运行工况点不在泵的规定范围内，而是偏在大流量区域运行。由于大流量点的NPSHr值无法预料的之大，造成NPSHa<NPSHRr而发生汽蚀；由于制造误差，泵的实际必需汽蚀余量大于样本上的规定值，从而使NPSHr>NPSHa值而发生汽蚀。

处理措施：

针对以上所述造成汽蚀的三个原因，相应的采取以下三种解决措施：

1）调整泵的性能（一般是降低扬程值），使泵的运行工况点回到规定的流量范围内运行；

2）检查并清理吸入管内的杂物；

3）将泵返回制造厂做汽蚀试验，核实泵的汽蚀余量值是否达到样本规定值。

（来源：泵管家）