1、1旋涡泵故障分析及改进浙江衢化氟化学有限公司施国有 李智摘要： 论述某型旋涡泵故障分析及改进方法。分析了该泵在生产使用后出现的设计上的不足，并提出改造方案，通过对轴套内密封环的改造，成功的解决了该泵在运行中出现的流量不稳，机械密封寿命短，叶轮磨损大的缺点。关键词：漩涡泵 轴套密封圈 叶轮 轴向间隙 定位 Improve Through Analyse The Clearance between impellers and pump wall Of Vortex PumpAbstract:Keywords: Vortex Pump;axial clearance;impellers；orient
2、ation一、概述我公司某制冷剂装置 P-A603 是国内某公司生产的 XWB 型旋涡泵，投用后不久便出现压力、流量不稳现象，泵壳内有摩擦声，机械密封失效频繁，造成该泵检修频率较高。经多次的检修后，发现主要突出的问题是叶轮与机械密封动静环磨损严重，而这些部件损坏都是需要更换，为此发生的检修费用也较高。通过对该泵问题的研究，查找问题根源，采取措施加以改进，从而提高设备的运行可靠性。下表为该泵自 2007.06 到 2008.01 时间内检修情况统计：序 现象 原因 次数 更换零件1 机械密封泄漏 机封磨损 4 机封2 泵头运行异响，流量和扬程下降叶轮与泵盖、泵体磨擦，或轴承与叶轮装配处振动磨损3
3、 叶轮如此频繁检修必然存在着一些未被我们所发现的原因，因此就有必要对该泵进行仔细分析，查找出根本原因，并将以解决。二、泵基本结构PA-603泵基本结构如图1所示，轴由轴承座的两只向力推力滚动轴承定位，用于安装机械密封的轴套被安装在轴上，叶轮固定在轴套的一端，由轴套上的2台阶来定位，并用螺栓及压紧固定垫片将叶轮压紧，叶轮上开有平衡孔。在泵出厂前就通过装配保证叶轮与两侧盖板的轴向间隙2a=0.170.20毫米。叶轮与泵壳隔舌的径向间隙c=0.150.20毫米。而轴套与轴之间的密封是采用两只V型密封件来完成。根据旋涡泵的结构可以知道，在实际使用过程中，叶轮与两侧盖板之间的间隙是保证泵运行压力及流量的
4、关键。三、原因分析及处理根据该泵基本结构及原理，泵解体后所发现零件损坏情况 轴 轴 套柄 帽键图 1：基本结构图分析，发现造成这些问题的根本原因是该泵存在着的设计缺陷。1、轴套采用了 V 型密封圈，并安装在轴向位置，这造成叶轮侧隙在使用过程中产生变化，并引起叶轮轴向压紧力松动，造成叶轮轴向磨损，叶轮内孔定位部位产生振动磨损。为了简化装配工艺,大多数的国产旋涡泵采用沿轴向将叶轮固定在轴上，以保证叶轮和泵体之间的间隙能固定在某一定值。XWB 旋涡泵就是采用这种轴向固定的方法。轴套采用轴向安装的 V 型密封圈，其初衷是为了密封轴套与轴之间的间隙，然而 V 型四氟密封圈在装配中要承受轴向力，并成为保证
5、叶轮得以拧紧在轴端的一个部件。在实际使用过程中，由于四氟在使用中要受到来自叶轮两侧压差形成的轴向力，以及在检修中多次被拧紧，而且每次拧紧力也会有所不同，这样势必造成密封圈厚度减薄，对于侧隙要求小于 0.10mm（单侧）的3叶轮来说，侧隙就会产生微小的变化，都会引起叶轮与侧盖相磨擦，影响泵的性能。严重的会发生由于叶轮压紧螺栓拧紧力减少，叶轮松动，产生高频摆动，造成叶轮定位部位出现振动磨损。2、叶轮上的压紧固定垫设计不合理，通过对其测量，压板凸边内径小于轴上键安装后最大外圆直径，造成压板在压紧叶轮时倾斜压紧，出现“点”接触，这也是造成叶轮出现振动磨损的一个重要原因。3、在整个泵整体设计中，用以调整
6、叶轮侧隙的零件，不够明确，影响检修质量。在使用过程中难免会出现叶轮磨损或更换零件，这些变化都会造成装配尺寸发生变化，必定会涉及叶轮间隙的调整 ，然而在该泵设计中间隙的调整似乎较难完成，唯一可行的就是在轴向零件之间增加垫片（包括在轴承压盖上增减垫片） ，一方面由于可加垫片位置较多，造成检修人员在检修方法上不够统一，另一方面对于要达到高要求的叶轮间隙，也没有一定合适的垫片可选择，影响了检修质量。如果采用如四氟垫片等软垫片，装配后的间隙也会在使用过程中出现变化，金属垫片则必较难加工。因此不合理的设计造成了检修难度较大，检修质量难以保证。4、轴套上的密封圈选型不合理，使得轴套与轴之间易出现泄漏，会造成
7、是机械密封泄漏的现象。因此，可以得出该泵在围绕叶轮定位设计上存在着较大的不足，针对前面所提的不足之处做如下变动，进行了以下的改进：1、密封结构改进如图 2，在轴套与轴之间的密封采用了两只橡胶 O 型圈密封，原 V 型四氟垫片取消改为一只金属垫片。这样保证了轴套与轴的密封更为可靠，同时也解决了原 V 型垫圈变形造成轴套、叶轮的装配出现松动，而损坏泵。4型 密 封 圈金 属 垫 轴 套轴固 定 垫图 22、增大压紧固定垫的直径，保证其不会压到键，出现“点”压紧的现象，使得压紧垫片能够完全贴合地压紧叶轮。3、采用一种新的调整叶轮侧隙的方法，使得叶轮侧隙调整更为方便、准确，保证了检修质量。其基本结构如
8、图 3：图 3：新结构结构说明：叶轮仍被固定在轴上，轴是双列向心滚子轴承和单列向心滚子轴承5来作支撑，承担所受到的轴向和径向力。在轴承箱中，轴承外圈被设计成可以自由地进行轴向窜动，窜动量的大小可通过调节螺栓进行调节，因此在检修当中可以比较方便地调整好叶轮的侧隙，大大提高了设备的检修质量，保证泵能够稳定运行。四、 改进效果及结语经过上述的改进，该型号的旋涡泵运行稳定,压力与流量达到了设计要求，不存在叶轮摩擦现象,而机械密封的使用周期从一个月延长到 6 个月。通过实际的使用效果可以得出，旋涡泵叶轮的定位，叶轮侧隙的调整设计是否合理，将直接关系到泵的稳定运行。采用本文中所提出的改进方法，可以纠正此类泵在设计中不合理之处，大大地提了设备运行的稳定性和检修方便性。参考文献1 张明成，于卫东，李廷占，熊宾生 旋涡泵中叶轮与泵体间动压场的应用研究 润滑与密封 2004.9（165 期）2 贾宗谟，穆界天，范宗霖 ，旋涡泵、液环泵、射流泵 北京：机械工业出版社，1999.103 朱祖超，王乐勤，黄敦回，等 小流量旋涡泵的理论设计与实验研究工程热物理学报，2001.22（4）
