1、年 第 期 林 冻 毅 农水 环 真 空 泵 常 见 故 障 原 因 分 析 及 消 除 措 施宋 子 义胜 利 石 油 管 理 局 电 力 管 理 总 公 司 孤 北 热 电 厂 , 山 东 东 营 市 仙 河 镇摘 要 本 文 以 一 型 水 环 式 真 空 泵 运 行 中 的 常 见 故 障 为 例 , 分 析 故 障 原 因 , 阐 述 相 应 的 检 查 及 处 理 措 施 。 本例 证 列 举 的 故 障 在 水 环 真 空 泵 常 见 故 障 中 具 有 类 似 性 , 故 可 视 为 一 般 性 对 策 。关 键 词 水 环 式 真 空 泵 故 障 原 因 分 析 消 除 措
2、施某 厂 用 于 凝 汽 式 汽 轮 机 抽 真 空 设 备 的 一型 水 环 式 真 空 泵 为 单 级 双 吸 泵 , 主 要 由 转 子 叶轮 、 泵 壳 、 端 板 、 阀 片 、 轴 承 、 进 排 气 口 、 进 口 单 向阀 、 轴 端 密 封 等 部 件 组 成 。 轴 端 密 封 采 用 带 水 封 环的 填 料 密 封 , 密 封 水 取 自 泵 壳 内 的 工 作 水 环 , 通 过端 板 上 的 孔 道 引 到 水 封 环 处 。水 环 真 空 泵 工 作 原 理 简 介水 环 真 空 泵 是 利 用 旋 转 水 环 充 当 活 塞 作 用 造 成泵 腔 容 积 的 变
3、 化 来 实 现 吸 气 、 压 缩 和 排 气 的 。 转 子偏 心 地 安 装 在 泵 壳 内 , 在 泵 体 壳 内 充 有 适 量 的 水作 为 工 作 介 质 。 当 叶 轮 在 泵 内 旋 转 时 , 水 被 叶 轮 甩向 四 周 , 由 于 离 心 力 的 作 用 , 水 形 成 了 一 个 与 泵 壳 形状 接 近 的 等 厚 度 的 封 闭 圆 环 , 叶 片 与 水 环 空 间 形 成个 小 空 腔 。 在 旋 转 前 半 周 , 叶 轮 中 的 水 被 叶 轮 加速 , 其 圆 周 速 度 增 大 , 当 水 从 叶 片 顶 端 被 甩 出 时 , 达到 叶 轮 的 圆
4、周 速 度 , 使 水 具 有 很 大 的 动 能 , 此 时 , 小空 腔 的 容 积 将 由 小 变 大 , 且 与 端 板 上 的 吸 气 口 相 通 ,气 体 被 吸 人 到 空 腔 内 当 吸 气 终 了 时 , 小 空 腔 则 与 吸气 口 隔 绝 。 当 叶 轮 继 续 旋 转 至 后 半 周 时 , 水 重 新 进人 叶 轮 , 速 度 下 降 , 动 能 转 换 为 压 力 能 , 此 时 小 空腔 的 容 积 由 大 变 小 , 使 气 体 被 压 缩 , 当 小 空 腔 与 端板 上 的 排 气 口 相 通 时 , 压 缩 后 的 气 体 被 排 出 泵 外 。的 作 用
5、 是 消 除 真 空 泵 在 运 行 过 程 中 可 能 发 生 的 过 压缩 或 压 缩 不 足 , 进 而 避 免 泵 的 耗 功 增 加 和 效 率 下降 。 阀 片 可 以 在 分 配 器 和 挡 板 之 间 沿 轴 向 小 距 离 移动 , 当 泵 内 被 压 缩 气 体 的 压 力 小 于 泵 出 口 的 压 力时 , 阀 片 向 叶 轮 方 向 移 动 , 紧 贴 在 分 配 器 上 , 阻 止泵 出 口 的 空 气 进 人 小 空 腔 , 保 证 气 体 继 续 被 压 缩 。当 被 压 缩 气 体 的 压 力 大 于 泵 出 口 压 力 时 , 气 体 通 过排 气 口 冲
6、开 阀 片 , 使 阀 片 的 上 部 摆 开 一 个 角 度 , 从而 及 时 的 将 气 体 排 放 出 去 。 这 样 , 阀 片 经 常 是 下 部紧 贴 在 分 配 器 上 , 上 部 摆 开 一 个 角 度 , 被 扭 曲 成 “ ”型 , 一 长 时 间 扭 曲 , 导 致 阀 片 中 间 应 力 集 中 , 疲 劳 破坏 , 最 后 从 中 间 断 裂 。若 单 侧 的 阀 片 断 裂 , 则 该 侧 的 进 气 口 管 线 温 度比 另 一 侧 低 , 同 时 伴 有 泵 体 振 动 增 大 及 轴 功 率 上 升现 象 , 可 以 直 观 判 断 。 当 两 侧 阀 片 都
7、 断 裂 时 , 系 统真 空 将 急 剧 下 降 , 振 动 、 噪 音 加 剧 , 功 耗 增 加 较 多 。阀 片 通 常 是 采 用 塑 性 材 料 聚 四 氟 乙 烯 做 成 , 阀片 断 裂 后 , 必 须 更 换 为 新 件 。 新 件 需 要 有 良 好 的 塑性 , 不 能 太 硬 , 若 太 硬 , 不 易 变 形 , 不 能 对 分 配 器形 成 合 适 的 覆 盖 度 , 影 响 泵 的 功 耗 及 效 率 , 新 阀 片极 容 易 断 裂 。 若 一 片 阀 片 断 裂 后 未 及 时 更 换 , 另 一片 阀 片 的 使 用 寿 命 会 大 大 缩 短 , 短 时
8、期 内 也 会 发 生断 裂 。泵 体 振 动 大。泵 运 行 中 常 见 故 障 分 析阀 片 断 裂泵 的 两 个 排 气 口 分 配 器 处 各 有 一 个 阀 片 , 阀 片泵 体 振 动 大 时 , 与 其 相 连 的 进 排 气 管 线 振 动 也较 大 , 基 础 及 底 座 振 动 不 大 , 可 以 排 除 基 础 固 定 松动 等 原 因 , 主 要 原 因 出 于 泵 体 本 身 。阀 片 断 裂 当 阀 片 断 裂 时 , 泵 体 振 动 厉 害 ,小 冻 毅 欢 年 第 期噪 音 很 大 , 一 般 表 现 为 轴 向 振 动 较 大 。转 子 叶 片 结 垢 叶 片
9、 结 垢 后 , 造 成 转 子 质 量不 平 衡 , 旋 转 时 产 生 振 动 。 此 种 因 素 一 般 影 响 较 小 。联 轴 器 橡 胶 垫 损 坏 橡 胶 缓 冲 垫 损 坏 甚 至 被磨 成 粉 末 甩 出 , 造 成 联 轴 器 的 两 个 对 轮 副 直 接 碰磨 , 加 剧 转 子 振 动 。 工 作 中 一 定 要 使 用 质 量 好 的 缓冲 垫 并 经 常 检 查 。水 环 变 化 若 水 环 内 径 变 大 供 水 不 足 所 致 ,则 叶 片 顶 端 将 与 水 环 内 壁 发 生 碰 撞 , 产 生 振 动 。 若水 环 内 径 变 小 供 水 过 量 所 致
10、 , 其 对 叶 轮 的 扰 流 及阻 力 损 失 增 加 , 引 发 振 动 , 同 时 增 加 泵 的 功 耗 。 工作 中 , 一 定 要 保 证 合 适 的 工 作 水 供 水 量 , 若 进 水 管发 生 结 垢 及 堵 塞 现 象 , 只 凭 进 水 压 力 不 能 准 确 衡 量进 水 供 应 情 况 , 一 般 可 通 过 观 察 泵 的 排 水 量 来 判 断水 环 的 工 作 情 况 。污 染 等 都 会 引 起 轴 承 发 热 。轴 承 损 坏 轴 承 滚 动 体 及 保 持 架 损 坏 后 都 会伴 随 轴 承 发 热 现 象 , 损 坏 后 应 更 换 新 轴 承 。
11、轴 功 率 上 升 及 系 统 真 空 度 下 降轴 承 发 热该 泵 由 两 个 圆 柱 滚 子 轴 承 来 支 撑 转 子 ,由 两 个 对 装 的 角 接 触 向 心 球 轴 承 来 承 受 轴 向力 , 一 般 发 生 球 轴 承 发 热 现 象 , 主 要 原 因 有 以 下 几点阀 片 断 裂 当 一 个 阀 片 断 裂 时 , 叶 轮 两 侧 的压 力 将 不 平 衡 , 转 子 产 生 轴 向 力 , 使 球 轴 承 负 载 加重 , 长 时 间 运 行 会 引 起 轴 承 温 度 升 高 。 当 两 个 阀 片都 断 裂 时 , 断 裂 的 位 置 不 完 全 一 样 , 叶
12、 轮 两 侧 的 压力 也 有 少 量 的 不 平 衡 , 轴 向 力 较 一 个 阀 片 断 裂 时 会有 所 减 小 , 轴 承 温 度 有 所 下 降 , 但 仍 较 高 。 发 生 这种 现 象 时 必 须 及 时 更 换 阀 片 。轴 端 密 封 失 效 当 轴 端 密 封 盘 根 损 坏 或 密 封水 孔 道 被 堵 塞 后 , 将 有 空 气 经 盘 根 与 轴 套 的 间 隙 被吸 人 到 泵 内 , 影 响 泵 的 吸 气 及 排 气 性 能 。 若 单 侧 密封 失 效 , 则 会 造 成 叶 轮 两 侧 的 压 力 不 平 衡 , 转 子 产生 轴 向 力 , 球 轴 承
13、 因 负 载 加 重 而 发 热 。 当 单 侧 密 封失 效 时 , 也 会 表 现 出 两 个 进 气 口 管 线 的 温 度 不 相等 , 但 要 比 阀 片 断 裂 的 表 现 更 为 明 显 。 运 行 中 一 定要 保 证 盘 根 密 封 及 水 封 的 工 作 性 能 良 好 , 一 般 以 密封 水 的 泄 漏 量 为 一 滴 分 比 较 合 适 。轴 承 预 紧 力 过 大 使 轴 承 的 游 隙 减 小 或 无 游隙 , 容 易 引 起 轴 承 发 热 。 预 紧 力 的 调 整 不 宜 过 大 。振 动 影 响 一 般 泵 体 及 轴 承 振 动 较 大 时 都 伴随 轴
14、 承 发 热 现 象 , 消 除 振 动 , 轴 承 温 度 恢 复 正 常 。润 滑 影 响 润 滑 脂 添 加 量 过 大 或 过 小 、 润 滑脂 型 号 不 符 、 润 滑 脂 使 用 时 间 较 长 变 质 及 润 滑 脂 被一 般 轴 功 率 上 升 时 都 伴 有 系 统 真 空 度 下 降 现象 。 泵 部 件 发 生 故 障 时 , 泵 的 有 效 做 功 量 减 少 , 引起 系 统 真 空 度 下 降 。阀 片 断 裂 阀 片 不 能 按 正 确 状 态 实 现 对 分 配器 的 合 适 覆 盖 度 , 将 会 有 部 分 已 排 出 的 气 体 回 流 重 新流 人 工
15、 作 小 腔 , 反 复 压 缩 、 排 放 引 起 能 量 损 失 , 电 机负 荷 升 高 。 泵 的 有 效 做 功 量 减 少 , 系 统 真 空 度 下 降 。密 封 不 良 轴 端 密 封 失 效 或 密 封 不 良 的 情 况下 , 将 有 外 部 空 气 被 吸 人 泵 内 , 泵 的 有 效 做 功 量 减少 , 造 成 系 统 真 空 度 下 降 , 伴 有 泵 的 两 个 进 气 管 温度 不 相 等 现 象 。 有 时 发 生 密 封 水 泄 漏 量 偏 大 现 象 ,误 认 为 盘 根 压 紧 力 不 足 , 将 盘 根 进 一 步 压 紧 后 , 会引 起 摩 擦
16、力 增 大 , 进 而 导 致 轴 功 率 上 升 。 此 时 的 泄漏 量 增 大 可 能 是 因 为 工 作 水 量 过 大 所 致 , 不 应 盲 目压 紧 盘 根 。损 失 增 加 端 板 结 垢 后 , 泵 的 吸 、 排 气 口 面 积发 生 变 化 , 偏 离 设 计 工 况 引 起 气 道 局 部 损 失 增 加供 水 管 结 垢 引 起 供 水 不 足 时 , 水 环 偏 离 设 计 工 况 ,叶 轮 以 外 的 水 环 速 度 和 方 向 与 叶 片 出 口 处 的 水 环 速度 和 方 向 产 生 较 大 偏 差 , 水 环 撞 击 损 失 增 加 泵 壳结 垢 、 锈
17、蚀 后 , 水 环 的 沿 程 阻 力 系 数 增 大 , 损 失 增加 。 各 项 损 失 的 增 加 , 将 增 加 电 机 的 工 作 负 荷 。 部 件结 垢 , 可 以 通 过 检 修 措 施 加 以 清 除 , 但 泵 壳 内 壁 锈蚀 成 凹 坑 一 般 较 难 维 修 , 采 取 措 施 是 改 善 工 作 水 水质 , 把 腐 蚀 性 降 至 最 低 泵 停 运 后 , 将 泵 内 的 水 放掉 , 减 少 结 垢 及 腐 蚀 。进 口 单 向 阀 失 效 该 泵 采 用 单 片 式 单 向 阀 ,当 阀 片 发 生 卡 涩 吸 不 上 去 或 密 封 面 结 垢 、 锈 蚀
18、 而 密封 不 严 时 , 将 会 发 生 串 气 现 象 , 即 从 备 用 泵 的 人 口吸 人 空 气 进 人 工 作 泵 , 使 泵 功 耗 增 加 , 系 统 真 空 度下 降 。水 环 不 稳 进 水 管 结 垢 及 进 口 电 磁 阀 堵 塞 引起 泵 工 作 水 供 应 不 足 , 水 环 工 作 不 稳 定 , 使 泵 偏 离设 计 工 况 运 行 , 出 力 下 降 , 系 统 真 空 度 下 降 。当 泵 工 作 正 常 而 系 统 真 空 度 因 其 它 原 因 降 低时 , 实 际 吸 人 压 力 高 于 设 计 吸 人 压 力 , 排 气 口 分 配器 处 腔 内
19、气 体 压 力 将 大 于 外 部 压 力 , 阀 片 全 部 打开 产 生 过 压 缩 现 象 引 起 能 量 损 失 , 电 机 负 荷 升年 第 二 期 林 冻 牡 农高 。 系 统 真 空 度 恢 复 正 常 后 , 轴 功 率 也 恢 复 正 常 。 泵 体 温 度 高电 机 电 流 波 动 大该 泵 曾 发 生 电 机 电 流 在 一 之 间 往 复 波动 且 轴 承 温 度 较 高 现 象 , 检 修 时 发 现 前 端 的 密 封 盘根 已 硬 结 成 型 , 轴 套 有 严 重 磨 损 现 象 , 轴 向 有 多 道沟 痕 , 最 深 处 沟 痕 约 。由 于 轴 端 密 封
20、 失 效 要 产 生 轴 向 力 , 轴 向 力 引 发转 子 产 生 轴 向 串 动 趋 势 , 根 据 轴 套 与 盘 根 的 磨 损 情况 看 , 虽 然 径 向 存 在 间 隙 , 但 轴 套 磨 损 的 沟 痕 与 硬结 成 型 的 盘 根 在 轴 向 已 形 成 了 多 个 不 规 则 的 “ 梳 齿型 密 封 ” , 一 旦 转 子 串 动 , 就 会 产 生 轴 套 与 盘 根 的“ 密 封 齿 ” 摩 擦 , 导 致 轴 功 率 上 升 , 电 机 电 流 增 大 。“ 密 封 齿 ” 相 互 摩 擦 的 同 时 , “ 密 封 齿 ” 沿 轴 向 结 合 就变 得 紧 密
21、, 此 时 形 成 良 好 的 密 封 , 空 气 无 法 从 轴 套处 进 人 泵 内 , 相 当 于 泵 的 吸 人 口 压 力 降 低 , 向 真 空度 升 高 的 趋 势 发 展 , 转 子 向 恢 复 平 衡 的 方 向 发 展 ,电 流 降 低 。 转 子 恢 复 到 平 衡 位 置 时 , 轴 套 与 盘 根 的轴 向 “ 密 封 ” 作 用 失 效 , 空 气 又 沿 轴 套 进 人 泵 内 , 开始 了 一 个 新 的 轴 串 循 环 。 故 电 机 的 输 出 功 率 随 轴 串循 环 进 行 周 而 复 始 的 变 化 , 表 现 为 电 机 电 流 往 复 波动 。参
22、考 泵 的 性 能 曲 线 , 轴 功 率 的 最 大 点 进 气 压 力在 一 之 间 。 若 以 额 定 工 况 下 进 气 压 力 为, 由 于 轴 端 漏 人 空 气 而 使 真 空 泵 人 口 实 际 压力 升 高 至 计 算 , 查 泵 功 率 曲 线 得 , 进 口 压 力为 时 的 功 率 是 进 口 压 力 为 时 功 率 的一 倍 , 则 电 机 输 出 电 流 为 额 定 电 流 的倍 , 即 一 电 机 额 定 电 流 计 算 值 为 ,与 运 行 工 况 下 所 观 察 到 的 电 机 电 流 波 动 情 况 基 本 相符 。 电 机 电 流 波 动 过 程 中 ,
23、因 有 轴 向 力 存 在 , 所 以轴 承 温 度 就 升 高 。更 换 轴 套 及 盘 根 , 消 除 轴 端 漏 气 后 , 电 流 维 持在 一 之 间 稳 定 运 行 , 轴 承 温 度 恢 复 正 常 。工 作 水 量 不 足 供 水 量 减 少 , 使 水 在 泵 内 的相 对 停 留 时 间 变 长 , 各 项 损 失 最 终 转 变 为 热 能 升 温这 部 分 工 作 水 , 使 水 温 上 升 较 多 , 泵 的 排 气 口 含 汽量 较 大 , 排 水 温 度 也 偏 高 。 加 大 水 量 后 , 温 度 降 低 。机 组 真 空 度 恶 化 真 空 度 恶 化 后
24、, 汽 轮 机 排汽 温 度 升 高 , 进 人 真 空 泵 的 汽 气 混 合 物 温 度 升 高 ,引 起 泵 体 温 度 升 高 。 此 时 略 加 大 供 水 量 后 , 可 使 泵体 温 度 有 所 下 降 , 但 解 决 问 题 的 根 本 措 施 是 使 系 统真 空 度 恢 复 正 常 水 平 。结 论阀 片 断 裂 、 轴 端 密 封 失 效 、 部 件 结 垢 、 水 环不 稳 定 是 引 起 各 种 故 障 的 主 要 原 因 , 泵 故 障 时 , 可能 会 有 某 几 个 故 障 现 象 同 时 出 现 。轴 端 密 封 维 护 不 及 时 或 维 护 不 当 时 ,
25、 容 易 造成 轴 端 漏 气 , 进 而 引 起 真 空 度 下 降 , 电 机 电 流 波 动大 及 轴 承 发 热 现 象 。将 泵 的 工 作 水 由 原 来 的 机 组 循 环 水 改 为 软化 水 后 , 泵 的 工 作 状 况 大 为 改 善 , 故 障 率 明 显 降 低 。要 加 强 轴 承 及 润 滑 管 理 , 避 免 维 护 不 当 造 成轴 承 发 热 。要 加 强 泵 的 运 行 监 测 , 发 现 问 题 时 准 确 判断 , 采 取 相 应 的 处 理 及 维 修 措 施 。 泵 停 运 后 , 要 将泵 内 部 的 水 全 部 放 掉 , 减 少 结 垢 和 腐 蚀 , 同 时 加 强对 泵 停 运 后 的 维 护 和 保 养 工 作 , 使 泵 处 于 完 好 备 用状 态 。参 考 文 献李 凤 水 环 真 空 泵 故 障 分 析 水 泵 技 术 , ,公 司 机 组 维 护 手 册本 文 编 辑 王 宏 宇
