排污泵的故障分析与解决

2011-05-24孟凡娟张海波

山东电力技术 2011年3期

孟凡娟，张海波

（山东百年电力发展股份有限公司，山东龙口 265700 ）

0 引言

山东百年电力发展股份有限公司的循环泵坑以及海水泵房安装有10台排污泵，型号为100YW80-20P、65FY-25、YW100P-80-20等，均采用液下泵的结构。自投入运行以来，多台泵出现噪音偏大，振动剧烈，导致轴承、轴、叶轮、导轴承损坏严重，经常需要检修，影响污水排放。

1 存在问题分析

对这种类型的泵进行多次检修后，发现此泵加工零件单独检验都符合要求，对泵的运行介质、结构和材质进行分析，认为是由多种原因导致泵的故障。

1.1 运行介质原因

该泵输送的污水有时候带有颗粒性杂质，如果颗粒过大，污水池又没有隔离措施，大颗粒介质被泵吸收后，无法排出，在泵内积聚，导致泵吸收状态恶化。当积累到一定程度，没有及时清理，堵塞泵的吸入口，泵的工作情况严重恶化，泵就会发生激烈地振动。

1.2 设计原因

（1）联轴器的结构不合理。

液下泵轴之间的连接方式是液下泵设计过程中非常关键的一步。一般来说，液下泵的液下插入深度超过2 000 mm时，考虑到泵轴加工工艺，热处理工艺、价格等方面的因素，一般采用联轴器的方式，以降低成本。该泵液下泵深度为3 600 mm，采用套筒联轴器连接。

这种接轴方法是用键进行传动，用套筒联轴器轴向连接，用螺钉进行定位。受轴头、中间套筒等加工精度影响，在轴头对中时两轴头端面之间存在1～2 mm间隙。由于中间套筒与轴采用间隙配合，从而减弱了转子刚度，同时由于螺钉受到冲击力，预紧力松弛导致轴上下串动，改变壳体密封环与叶轮的相对位置，容易发生磨擦。

（2）泵中间支撑的结构不合理。

液下泵需要采用接轴的方法满足液下插入深度时，就要增加泵轴的中间支撑来保证泵的安全、平稳运转。液下泵的中间支撑数量和泵的轴径、转速等有关，为了达到较为经济的设计效果，需计算出合理的轴径和最少的中间支撑数量。此泵的液下深度为3600 mm，泵轴是由上下两部分连接而成，尺寸为50 mm，根据l/d计算为挠性转子，支撑管有3节，长度为1 100 mm，中间支撑管与上支座和泵体连接，中间的连接处设有导轴承支撑。

在未装配下面支撑导轴承时，叶轮轮毂处实测跳动量1.5～2.0 mm，则导轴承的偏转角为0.012 5～0.016 7 rad（跳动量/1 200大于导轴承许用偏转角）。运行过程中受介质的冲击作用，泵下端发生倾斜，使套筒与导轴承处于不正常的工作状态，导轴承在对角处发生磨损，随着导轴承磨损的加剧，套筒与导轴承的间隙也逐渐增大，破坏了导轴承支撑点液膜“动压效应”，导轴承失效后会引发叶轮密封环和壳体密封环的磨损，造成轴弯曲。

（3）泵设计上无节流装置。

泵运行时容易从井口法兰盘处往外漏水。由于这种类型的液下泵结构上和经济上，均不采用机械或填料密封，用密封毡圈或O型圈密封。但该泵在泵盖处没有节流装置，长时间使用，会使导轴承磨损加剧，密封毡圈或O型圈也会发生磨损，间隙增大；由于泵盖后面没有节流装置，支撑管也没有开漏水口，叶轮后面的介质压力比较高，导致叶轮后面介质无法从其它处排出，只能从井口法兰密封圈处漏水。

1.3 材料原因

该泵原导轴承的材质为聚四氟乙烯，具有良好自润滑性能，但受温度影响比较大，经常出现无法盘车的状况。

2 改造措施

2.1 现场的改造

在污水池中增加隔离栅，在泵吸入口处增加过滤网，还要定期清理污水池的沉淀物，改善泵入口的工作环境。

2.2 设计缺陷的改造

联轴器的改造。经过比较，将联轴器进行了改进。连轴套与定位半环配合接轴，这种接轴方式是用键传动的，分半卡环和上下接轴进行配合，保证上下接轴定位，上下接轴的轴向尺寸可以通过该配合保证，防止多根轴连接时的累积误差；轴的径向尺寸主要由连轴套与上下接轴的配合精度和轴向定位的挡环来保证，如图1所示。这是一种较优的接轴方法，减少转子的长度，限制垂直度，转子刚度增强，消除了转子上下窜动问题，提高了运行稳定性。

图1 联轴套与定位半环配合接轴

泵中间支撑的改造。经过核算，我们把液下泵的液下长度由原来的3 600 mm缩短为3 000 mm，每段缩短200 mm，减少支撑间距，大大提高转子刚度，实测转子叶轮轮毂处摆值为0.45～0.7 mm，满足了导轴承对偏转角的要求。为了保证吸入的液下深度不变，在吸入口增加了吸入管长度。

增加节流装置。在叶轮后面增加一个长的节流衬套以减少叶轮后面的压力，并在支撑管上开了4个¢50 mm的孔，用于增加介质在支撑管处的泄露。

2.3 改进导轴承的材料

导轴承的材质选择至关重要。需要考虑到以下因素：硬度低、塑性好以及弹性系数、摩擦因数小，还要具有抗疲劳性、抗腐蚀性、吸振性、耐磨性、自润滑性能。浸锑石墨是一种良好的自润滑材料，作为轴衬，它摩擦因数小，抗粘着性好，磨损速度很低，不氧化，抗弯与抗压强度高，使用温度为500℃，且易加工，越磨损越光滑，所以是导轴承的优选材料。采用此材料能极大地提高了导轴承的使用寿命。