多级离心泵振动故障诊断分析及处理研究

孙红玉?尹佳丽

摘 要 多级离心泵在操作过程中保持多级离心泵稳定运行并且能够及时针对故障进行判断分析是设备维护人员应该具备的能力。振动是多级离心泵常见的一种故障表现，本文围绕振动故障展开分析，为多级离心泵的振动故障诊断和处理提供技术支持。

关键词 多级离心泵;震动故障;首级叶轮;镀铬

多级离心泵作为关键的能量转化装置和流体输送装置，它的使用给人们带来了便捷，但如果出现设备故障则会影响生产，严重的还会污染环境或造成人员伤亡。多级离心机出现故障的主要信号为异常振动，通过振动测试仪可以及时发现故障。多级离心泵的整体结构复杂，如果使用的材料不匀、装配不齐、加工误差等因素都会引起振动。顺利的对振动故障进行分析诊断并处理并不容易。下面对炼油厂球罐装置P-2/1进行研究，分析出故障并解决振动超标的问题，对类似的装置的振动故障具有一定参考意义。

1泵体基本情况及参数

该泵体为炼油厂球罐装置P-2/1立式筒袋泵，泵内为液化气。该装置在运行过程中出现振动超标并且在泵体的下端出现异响。为查找问题原因，我们对该泵体进行了分解，发现泵体的外壳口环和首级叶轮环出现严重磨损，并且有多道为0.5mm至1.5mm深度的沟印，转子上端的平衡鼓出现为1.2mm的磨损间隙，严重超过技术标准规定的0.4mm以内。同时在球罐装置中的其余多级离心泵也出现类似情况。泵型号为TTMC50 （A） -3，转速为2980 r/min，轴承型号7224BDB，叶轮级数 5 级。

2振动故障表现以及初步诊断研究

2.1 振动表现

该多级离心泵的功率为35kW，按照ISO 2372—1974 标准报警值的振动速度为（2.8-4.5）mm/s[1]。现在该多级离心泵的振动速度达到2.8mm/s和4.1 mm/s，处于报警值之间，属于报警状态。并且该泵在一周时间内的振动总值得增幅为239%，通常在短期内的振动总量值变化超过30%即可说明机械发生故障，该机器发生严重故障，并且蔓延快、损害大。

2.2 故障性质

（1）振动导致的故障性质。依据典型的摩擦频谱来看，泵体的振动一般引起摩擦故障。当泵体内的转子与静止部件进行接触时，产生的摩擦会导致转子产生类似机械松动的频谱。旋转体在旋转时会产生不同的频率，在局部摩擦和整体摩擦时会产生一个或者多个共振，其中有亚谐波倍频（0.25×，0.5×，1×，1.5×，2×，2.5×）占多数，如果转子和静止体有较大的间隙，那么滑动轴承就会因为不平衡或者不对称引起巨大的振动。

（2） 故障信号的诊断及分析。经过对泵体频谱的研究表明，发现在频率为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频谱图[2]。宽频带出现于1800～2800Hz的高频处;在 2207.428 Hz，2524.714 Hz，2358.664 Hz，2657.147 Hz 等对应的位置显示出故障频率的相应的倍速频率。在对1V波形图的研究后发现波形呈现带鱼状，可见能量的冲击比较大，达到了10.68mm/s2，可以推断出来该泵体的转子有比较厉害的摩擦故障。我们可以得出，该泵体的振动故障是由于泵体内部的转子和静止部分存在摩擦导致的。

3故障原因

由泵体的故障细节可以得出，转子和静止部件出现摩擦的原因和首级叶轮的材料有较大的关系。现场的观察和研究发现，该泵体上一次的运行周期为7天，一直有不能长时间运作的情况，远不及该泵体18个月的维修周期。

经过对泵体的内部检查发现，叶轮口环的间歇经过磨损产生的缝隙从上到下逐渐加大，间距为0.8～2.5mm，超过该装置的装配间隙的标準距离0.5～0.6mm。底端的首级叶轮和口环在多级离心泵中的主要作用是承担径向的冲击力，这样产生故障的问题基本定位在首级叶轮和口环上。经过检查发现，口环制作材料为磷青铜。根据API 610 标准的C-6的要求，口环的材料应该为低于叶轮50个硬度。磷青铜材料符合要求，排除口环的问题，导致多级离心泵振动故障的原因只有首级叶轮的材料。

经过对离心泵的出厂资料阅读审查，发现叶轮口环的原始设计材料应该为SS304不锈钢[3]。现场对离心泵的首级叶轮拆检发现制造材料为普通碳钢，分析研究确定离心泵振动的原因为首级叶轮的材料不符合标准，导致表面的耐磨性无法达到设备的使用要求。经过现场询问以及厂家回复，为了降低成本，将叶轮口环的材料降级为普通碳钢，没有确认该泵体所传输的介质液化气，导致磨损不达标。厂家建议可以将普通叶轮的表面进行镀铬处理，进而提升耐磨度。通过进行磨合实验，得出SS普通不锈钢的摩擦因数约为1.06，镀铬层的摩擦因数约为0.55，镀铬层的摩擦因数明显小于普通碳钢材料，耐磨性更好。厂家建议可以采用。

4故障维修总结

经过对首级叶轮的磨损面进行加工，对其表面镀铬到（0.8-1.6）Ra。镀铬后的首级叶轮相比之前的普通碳钢叶轮表面整齐光滑，耐磨度更高，可以达标使用。

经过整体对泵体的拆解研究，对平衡鼓组件、叶轮和叶轮口环的观察，得出叶轮和叶轮口环之前的空隙达到2.5mm，出现严重磨损，严重超过使用标准。对轴的各个部位进行跳动点测试，得出均符合范围标准，轴体没有弯曲变形。因为其首级叶轮使用材料不达标，对首级叶轮进行镀铬重新装配后，调整口环和叶轮间隙处于标准。在经过离心泵运行一个月后进行观察和数据分析，叶轮的摩擦率正常，且多级离心泵的振动处于合理范围内，证明以上对多级离心泵振动故障诊断分析及处理是正确的。

5结束语

多级离心泵的振动故障可能有多种原因，以上是针对P-2/1 离心泵振动的分析和研究，口环的材料不符标准导致抗磨性不同，引起口环和叶轮的较大间隙是引起泵体振动的原因。同时提醒我们泵体的生产要严格按照生产标准，避免引起更大的机器故障或损失。

参考文献

[1] 黎晓勇，梁春育，陈文忠.立式多级离心泵故障诊断及分析处理[J].设备管理与维修，2018，（7）：110-112.

[2] 雪增红，白小榜，罗绍华，等.多级离心泵振动故障诊断分析及处理[J].噪声与振动控制，2018，（1）：225-228.

[3] 多级离心泵维修、常见故障分析及处理方法探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017，（2）：106-107.

作者简介

孙红玉（1984-），女，黑龙江省绥化市人;学历：本科，职称：机械助理工程师，现就职单位：佳特（沈阳）制泵有限公司，研究方向：多级离心泵设计。