多級離心泵振動故障診斷分析及處理研究

孫紅玉?尹佳麗

摘 要 多級離心泵在操作過程中保持多級離心泵穩(wěn)定運行并且能夠及時針對故障進行判斷分析是設(shè)備維護人員應(yīng)該具備的能力。振動是多級離心泵常見的一種故障表現(xiàn)，本文圍繞振動故障展開分析，為多級離心泵的振動故障診斷和處理提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 多級離心泵;震動故障;首級葉輪;鍍鉻

多級離心泵作為關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)化裝置和流體輸送裝置，它的使用給人們帶來了便捷，但如果出現(xiàn)設(shè)備故障則會影響生產(chǎn)，嚴重的還會污染環(huán)境或造成人員傷亡。多級離心機出現(xiàn)故障的主要信號為異常振動，通過振動測試儀可以及時發(fā)現(xiàn)故障。多級離心泵的整體結(jié)構(gòu)復雜，如果使用的材料不勻、裝配不齊、加工誤差等因素都會引起振動。順利的對振動故障進行分析診斷并處理并不容易。下面對煉油廠球罐裝置P-2/1進行研究，分析出故障并解決振動超標的問題，對類似的裝置的振動故障具有一定參考意義。

1泵體基本情況及參數(shù)

該泵體為煉油廠球罐裝置P-2/1立式筒袋泵，泵內(nèi)為液化氣。該裝置在運行過程中出現(xiàn)振動超標并且在泵體的下端出現(xiàn)異響。為查找問題原因，我們對該泵體進行了分解，發(fā)現(xiàn)泵體的外殼口環(huán)和首級葉輪環(huán)出現(xiàn)嚴重磨損，并且有多道為0.5mm至1.5mm深度的溝印，轉(zhuǎn)子上端的平衡鼓出現(xiàn)為1.2mm的磨損間隙，嚴重超過技術(shù)標準規(guī)定的0.4mm以內(nèi)。同時在球罐裝置中的其余多級離心泵也出現(xiàn)類似情況。泵型號為TTMC50 （A） -3，轉(zhuǎn)速為2980 r/min，軸承型號7224BDB，葉輪級數(shù) 5 級。

2振動故障表現(xiàn)以及初步診斷研究

2.1 振動表現(xiàn)

該多級離心泵的功率為35kW，按照ISO 2372—1974 標準報警值的振動速度為（2.8-4.5）mm/s[1]?，F(xiàn)在該多級離心泵的振動速度達到2.8mm/s和4.1 mm/s，處于報警值之間，屬于報警狀態(tài)。并且該泵在一周時間內(nèi)的振動總值得增幅為239%，通常在短期內(nèi)的振動總量值變化超過30%即可說明機械發(fā)生故障，該機器發(fā)生嚴重故障，并且蔓延快、損害大。

2.2 故障性質(zhì)

（1）振動導致的故障性質(zhì)。依據(jù)典型的摩擦頻譜來看，泵體的振動一般引起摩擦故障。當泵體內(nèi)的轉(zhuǎn)子與靜止部件進行接觸時，產(chǎn)生的摩擦會導致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生類似機械松動的頻譜。旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生不同的頻率，在局部摩擦和整體摩擦時會產(chǎn)生一個或者多個共振，其中有亞諧波倍頻（0.25×，0.5×，1×，1.5×，2×，2.5×）占多數(shù)，如果轉(zhuǎn)子和靜止體有較大的間隙，那么滑動軸承就會因為不平衡或者不對稱引起巨大的振動。

（2） 故障信號的診斷及分析。經(jīng)過對泵體頻譜的研究表明，發(fā)現(xiàn)在頻率為0.5×，1×，1.5×，2×，2.5×，3×的地方全部符合典型的摩擦特征故障頻譜圖[2]。寬頻帶出現(xiàn)于1800～2800Hz的高頻處;在 2207.428 Hz，2524.714 Hz，2358.664 Hz，2657.147 Hz 等對應(yīng)的位置顯示出故障頻率的相應(yīng)的倍速頻率。在對1V波形圖的研究后發(fā)現(xiàn)波形呈現(xiàn)帶魚狀，可見能量的沖擊比較大，達到了10.68mm/s2，可以推斷出來該泵體的轉(zhuǎn)子有比較厲害的摩擦故障。我們可以得出，該泵體的振動故障是由于泵體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子和靜止部分存在摩擦導致的。

3故障原因

由泵體的故障細節(jié)可以得出，轉(zhuǎn)子和靜止部件出現(xiàn)摩擦的原因和首級葉輪的材料有較大的關(guān)系?，F(xiàn)場的觀察和研究發(fā)現(xiàn)，該泵體上一次的運行周期為7天，一直有不能長時間運作的情況，遠不及該泵體18個月的維修周期。

經(jīng)過對泵體的內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，葉輪口環(huán)的間歇經(jīng)過磨損產(chǎn)生的縫隙從上到下逐漸加大，間距為0.8～2.5mm，超過該裝置的裝配間隙的標準距離0.5～0.6mm。底端的首級葉輪和口環(huán)在多級離心泵中的主要作用是承擔徑向的沖擊力，這樣產(chǎn)生故障的問題基本定位在首級葉輪和口環(huán)上。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，口環(huán)制作材料為磷青銅。根據(jù)API 610 標準的C-6的要求，口環(huán)的材料應(yīng)該為低于葉輪50個硬度。磷青銅材料符合要求，排除口環(huán)的問題，導致多級離心泵振動故障的原因只有首級葉輪的材料。

經(jīng)過對離心泵的出廠資料閱讀審查，發(fā)現(xiàn)葉輪口環(huán)的原始設(shè)計材料應(yīng)該為SS304不銹鋼[3]?，F(xiàn)場對離心泵的首級葉輪拆檢發(fā)現(xiàn)制造材料為普通碳鋼，分析研究確定離心泵振動的原因為首級葉輪的材料不符合標準，導致表面的耐磨性無法達到設(shè)備的使用要求。經(jīng)過現(xiàn)場詢問以及廠家回復，為了降低成本，將葉輪口環(huán)的材料降級為普通碳鋼，沒有確認該泵體所傳輸?shù)慕橘|(zhì)液化氣，導致磨損不達標。廠家建議可以將普通葉輪的表面進行鍍鉻處理，進而提升耐磨度。通過進行磨合實驗，得出SS普通不銹鋼的摩擦因數(shù)約為1.06，鍍鉻層的摩擦因數(shù)約為0.55，鍍鉻層的摩擦因數(shù)明顯小于普通碳鋼材料，耐磨性更好。廠家建議可以采用。

4故障維修總結(jié)

經(jīng)過對首級葉輪的磨損面進行加工，對其表面鍍鉻到（0.8-1.6）Ra。鍍鉻后的首級葉輪相比之前的普通碳鋼葉輪表面整齊光滑，耐磨度更高，可以達標使用。

經(jīng)過整體對泵體的拆解研究，對平衡鼓組件、葉輪和葉輪口環(huán)的觀察，得出葉輪和葉輪口環(huán)之前的空隙達到2.5mm，出現(xiàn)嚴重磨損，嚴重超過使用標準。對軸的各個部位進行跳動點測試，得出均符合范圍標準，軸體沒有彎曲變形。因為其首級葉輪使用材料不達標，對首級葉輪進行鍍鉻重新裝配后，調(diào)整口環(huán)和葉輪間隙處于標準。在經(jīng)過離心泵運行一個月后進行觀察和數(shù)據(jù)分析，葉輪的摩擦率正常，且多級離心泵的振動處于合理范圍內(nèi)，證明以上對多級離心泵振動故障診斷分析及處理是正確的。

5結(jié)束語

多級離心泵的振動故障可能有多種原因，以上是針對P-2/1 離心泵振動的分析和研究，口環(huán)的材料不符標準導致抗磨性不同，引起口環(huán)和葉輪的較大間隙是引起泵體振動的原因。同時提醒我們泵體的生產(chǎn)要嚴格按照生產(chǎn)標準，避免引起更大的機器故障或損失。

參考文獻

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[3] 多級離心泵維修、常見故障分析及處理方法探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017，（2）：106-107.

作者簡介

孫紅玉（1984-），女，黑龍江省綏化市人;學歷：本科，職稱：機械助理工程師，現(xiàn)就職單位：佳特（沈陽）制泵有限公司，研究方向：多級離心泵設(shè)計。