AC180离心液氧泵响声大故障分析及处理

韩利兵 陈金英 朱海琴

1.问题

与1000m3液氧储槽配套AC180液氧泵，预冷启动后响声大。盘车没有发现异常，重新加温、预冷、启动，响声依然很大。随后将泵解体，发现叶轮紧固螺栓松动，诱导轮晃动量很大。叶轮与诱导轮的轴向接触端面磨损严重。叶轮（铸造黄铜）内孔严重磨损，磨损量0.9～1mm。叶轮键槽两个，一长一短，长的固定诱导轮）严重磨损，其中的键有一个断为两节。叶轮、诱导轮顶部与机壳有轻微磨损的痕迹。叶轮前后轮盘、轮盖密封有磨损的痕迹。

2.原因

（1）汽蚀造成响声大。离心泵运转时，叶轮内部的压力不同，进口处压力较低，出口处压力较高。而液体的汽化温度与压力有关，压力越低（或越高），对应的汽化温度也越低（或越高）。如果液体进到泵里的温度高于进口压力所对应的汽化温度，则部分液体会产生汽化形成气泡。当气泡被液体带到压力较高的区域时，由于对应的汽化温度相应提高，蒸汽又会重新冷凝成液体，气泡迅速破裂。这时，由于气、液的密度相差几百倍，所以在气泡凝结、体积突然缩小的瞬间，周围的液体便以很高的速度冲向气泡原来所占的空间，在液体内部发生猛烈冲击。这种现象如果发生在叶片表面，则金属材料因反复受到冲击应力而被侵蚀，即汽蚀。汽蚀过程发生时，出口压力激烈波动，流动的连续性遭到破坏，泵的流量急剧下降。

由于压缩的是低温饱和液体，和室温相差近200℃，如果预冷不好，极容易造成液氧介质汽化或者汽蚀现象的发生，造成泵体振动并且噪声大。汽蚀能对泵造成严重损坏，因此汽蚀是造成响声大的原因之一。

（2）由于设备间断运行，频繁启动造成叶轮键槽磨损，逐渐加剧后，进一步造成叶轮内孔与轴相对运动，叶轮内孔磨损。叶轮晃动，叶轮与诱导轮与蜗壳内表面有轻微磨损。叶轮与轮盘、轮盖密封磨损，响声大。

3.措施

（1）汽蚀问题。为防止液体汽化，一方面可以提高液体的压力，以提高其汽化温度，另一方面应减少外部能量传入，以免液体温度提高。

（2）加强液体管路的保冷，以防液体因吸收热量造成温度升高而汽化。

（3）避免液体泵空转时间过长。因为当液体泵的出口阀关闭时，泵只搅拌泵内的液体，将使液体温度升高，以致造成汽化。

（4）液氧泵要预冷彻底。因为如果预冷不彻底，液氧进入泵后会部分汽化，应直至能放出液体为止，旁通阀的关闭过程也不要操之过急。

（5） 一旦发生汽蚀现象，应立即排气，直至停泵处理，以确保液体泵的安全。

4.修理

（1）叶轮修复。考虑到叶轮磨损严重，由于没有现成的叶轮备件，等新备件至少需要两个星期。叶轮磨损处主要是内孔和键槽，测绘后对磨损的内孔和键槽进行补焊，并预留出机加工量。用车床加工内孔，再以内孔为基准检查叶轮径向、轴向跳动量，至符合技术要求为止。重新加工键槽，做转子动平衡（动平衡不平衡量不超过0.1g为合格）。

（2）对轴密封，按测绘的尺寸加工，进行更换。

（3）蜗壳修复。泵体蜗壳有小裂纹，联系制氧机厂进行焊接及探伤检查，对壳体进行水压实验，打压3MPa试验，无渗漏现象。

5.组装、试车

经过精心组装，运至液氮储槽对密封进行跑合，电气控制系统安装变频调速系统，频率从5～50Hz缓慢调整，每调5Hz（约700r/min），运转一段时间，各参数正常后逐渐上调速度，直至额定转速为止。经过跑合，正常预冷试运行，液氧泵运转正常。