离心泵的故障诊断方法及故障评定探讨

王超明

摘 要：离心泵在化工生产中具有重要的作用，因此在许多企业和工厂的生产过程中得到了日益普遍的应用。然而，在化工企业中，大多离心泵是在比较恶劣的环境中运作，所以离心泵的零部件在运行时常常损坏，致使离心泵发生故障。基于此，本文对离心泵的故障诊断方法及故障评定进行了研究分析。

关键词：离心泵;振动故障;诊断措施

离心泵工作室，其高速旋转的叶轮叶片将带动水转动，不断的将水甩出，达到输送的目的。正是由于离心泵的重要性，其一旦产生故障，轻者造成设备性能的弱化，重者将造成灾难性的后果。

一、振动原因分析

引起机泵振动的原因很多，一般情况下离心泵的振动有机械原因，还有水力学方面的原因。各种原因产生的振动，其振动特点不同，对分析振动和采取消除振动的措施非常重要。应当分清主次，有步骤地逐个排除次要原因，找出主要原因，并根据情况做出相应处理。

1.1机械原因产生的振动

在机械原因产生的振动中，转子质量不平衡是其中最常见的原因之一。另外机组中心不正、联轴器不对正、支撑部件缺陷、润滑不正常等原因都会产生振动。

（1）由轉子质量不均匀所引起的振动，其特点是在两轴承处发生较大振动，当转速上升接近额定值时，振幅增加很快。离心泵的叶轮或轴等转动零件经过长时间运转后，由于磨损和腐蚀以及局部损坏或异物堵塞等原因，均可造成转子的质量不平衡，在旋转时由此而引起振动，甚至是破坏性的振动，其振动频率和转速一致，而振幅与负荷、吸入压头大小无关，仅随转速变化而变化。在转动轴的振动中，是最常见的。当泵检修后，特别是更换转动部件以后，要重新做动平衡试验，进行校正，达到平衡才能消除振动。

（2）当机组中心不正时，振动随负荷增加而加剧，有时还会发生突然的变化。中心不正的原因很多，诸如机械加工质量不好;安装找正不好;在吸、压水管上承受过载负荷;轴承磨损或前后轴瓦不同心都会引起泵的振动。此时不能用配重方法，如用配重方法则加大振动。

（3）联轴器不对正引起的振动。在泵的安装过程中，如联轴器不同心、联轴器对轮的螺栓配合不良、结合面的平行度达不到要求（机械加工精度差或安装不合格）或者由于找正不准确，原动机轴和离心泵轴不在一条直线上，当泵运转时必然引起振动。可能泵开始时不振动，但经过一段时间的运转，地脚螺栓松动垫板移位或基础下沉等原因，使泵中心偏移也会引起振动。如果电机单独运行时不振动，而把联轴器接上去就出现振动的话，首先应怀疑定心不良。对于输送高温液体的泵，由于热膨胀使原动机一侧的联轴器在运转中摇动，或者由于泵的联接管路的重量、热膨胀、联接法兰不对中心，使泵与原动机的对中变动，也必然引起泵的振动。法兰型弹性联轴器的橡皮圈配合不均匀，也会产生性质完全相同的结果。

（4）当支撑部件有缺陷（如基础刚性不够、紧固件松动）时，振动在空负荷时就发生，而且振幅不稳定。这是由于管路支撑不牢，支架不稳引起振颤。泵的地脚不平稳，基础不坚固造成泵机开动时机身振动摇晃，或者由于基础太轻安装不牢固，当泵自身的振动和基础的振动频率一致时，引起共振，形成很强的振动。这种情况只有增大基础的重量和牢固性才能消除共振。如果轴向振动不是由于质量不均匀所致，则这种振动是由前轴承座刚度下降所造成。

（5）润滑不正常。轴承间隙大，油膜被破坏时振动值随运转情况的改变而变化，而且振动时机件有不正常的抖动与响声。

1.2水力学原因产生的振动

（1）汽蚀现象。当叶轮吸进的液体有气泡时，在叶轮离心力的作用下，由于压力突然增高使气泡骤然液化，叶轮产生振动并造成噪音。汽蚀主要发生在大流量工况下，汽蚀引起泵体剧烈振动，并随之发生噪音。

（2）低于最小流量时发生的振动。离心泵在低于设计最小流量下运行时，将会发生不稳定工况，流量忽大忽小，压力忽高忽低，不断发生相当激烈的波动并导致管路的剧烈振动，随之发出喘气一样的噪音，这时会造成严重后果。离心泵在低于最小流量下运行，液体要发生汽化。鉴于上述情况，离心泵在运行时不应低于所规定的最小流量。通常输油泵的最小流量应在额定流量的20%以上。

二、离心泵的故障评定方法

离心泵很多故障都会引起机械的振动，有统计表明，由振动导致的机械故障率高达70%。一方面我们必须对此加以重视，防治振动损害的产生。另一方面我们也可以根据振动信号，加以整理和分析，从而对机械设备故障有个清晰的了解。这就是振动分析法，这也是目前使用频率最高、也最常见的分析方法，特别是针对上述故障中的转子不平衡、转子弯曲、不对中等问题更是具有很高的应用价值。其作业原理如下：首先，要搜集离心泵运行中相关数据情况，例如工作参数、运行时间、故障历史以及以往的检修状况。然后，对数据进行整理和分析，获得基本信息。再对振动信号进行变换和分析，将噪音部分去掉，整理出有用的信息，分析出运行状况，再结合信号特征、故障机理及历史运行情况对设备状态进行识别，分析故障原因、部位及发展趋势，最后提出诊断结论及操作、维修建议。

三、预防振动的措施

预防离心泵发生振动，除了在泵的设计、安装、管路施工、试车等方面进行严格控制外，维修人员应当从以下几方面考虑：对转子做静平衡实验，有条件时要做动平衡试验，使转子在转动时处于平衡状态;计算离心泵的临界转数，运行时要避开泵的临界转数;长输管道应尽量利用正压进泵，避免泵产生汽蚀;安装时要考虑管路热膨胀对泵的不良影响，必要时管道可装热补偿器消除热应力;泵的基础要有足够的稳定性，以免发生整体共振;地脚螺栓要牢固;应经常检查泵轴是否弯曲、叶轮是否有腐蚀或堵塞、轴承的间隙是否合适、润滑是否充足;要检查电机和泵的联轴器是否同轴，不同轴要进行调整。维修人员要定期检测泵的振动情况，做好记录，进行分析，安排处理。

四、结束语

总之，离心泵结构复杂，零件众多，在其运行过程中容易产生各种故障，有的故障突发性的，有的是随机性的。有时同时出现集中故障。针对此情形，需要我们不断加强对离心泵故障产生与诊断的研究，利用新兴的电子技术，对故障机理和特征做更深入的研究，从而不断找出问题、分析问题、解决问题，在此过程中不断积累经验，从而提高离心泵的运行效果，为企业生产保驾护航。

参考文献：

[1]郭小帅. 电动机及离心泵组在线监测与故障诊断方法研究[D].北京化工大学，2020.

[2]周耀.离心泵故障诊断研究现状与发展趋势[J].设备管理与维修，2019（20）：161-163.