排污泵的故障分析與解決

孟凡娟，張海波

（山東百年電力發(fā)展股份有限公司，山東 龍口 265700 ）

0 引言

山東百年電力發(fā)展股份有限公司的循環(huán)泵坑以及海水泵房安裝有10臺(tái)排污泵，型號(hào)為100YW80-20P、65FY-25、YW100P-80-20等，均采用液下泵的結(jié)構(gòu)。自投入運(yùn)行以來(lái)，多臺(tái)泵出現(xiàn)噪音偏大，振動(dòng)劇烈，導(dǎo)致軸承、軸、葉輪、導(dǎo)軸承損壞嚴(yán)重，經(jīng)常需要檢修，影響污水排放。

1 存在問(wèn)題分析

對(duì)這種類型的泵進(jìn)行多次檢修后，發(fā)現(xiàn)此泵加工零件單獨(dú)檢驗(yàn)都符合要求，對(duì)泵的運(yùn)行介質(zhì)、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行分析，認(rèn)為是由多種原因?qū)е卤玫墓收稀?/p>

1.1 運(yùn)行介質(zhì)原因

該泵輸送的污水有時(shí)候帶有顆粒性雜質(zhì)，如果顆粒過(guò)大，污水池又沒(méi)有隔離措施，大顆粒介質(zhì)被泵吸收后，無(wú)法排出，在泵內(nèi)積聚，導(dǎo)致泵吸收狀態(tài)惡化。當(dāng)積累到一定程度，沒(méi)有及時(shí)清理，堵塞泵的吸入口，泵的工作情況嚴(yán)重惡化，泵就會(huì)發(fā)生激烈地振動(dòng)。

1.2 設(shè)計(jì)原因

（1）聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)不合理。

液下泵軸之間的連接方式是液下泵設(shè)計(jì)過(guò)程中非常關(guān)鍵的一步。一般來(lái)說(shuō)，液下泵的液下插入深度超過(guò)2 000 mm時(shí)，考慮到泵軸加工工藝，熱處理工藝、價(jià)格等方面的因素，一般采用聯(lián)軸器的方式，以降低成本。該泵液下泵深度為3 600 mm，采用套筒聯(lián)軸器連接。

這種接軸方法是用鍵進(jìn)行傳動(dòng)，用套筒聯(lián)軸器軸向連接，用螺釘進(jìn)行定位。受軸頭、中間套筒等加工精度影響，在軸頭對(duì)中時(shí)兩軸頭端面之間存在1～2 mm間隙。由于中間套筒與軸采用間隙配合，從而減弱了轉(zhuǎn)子剛度，同時(shí)由于螺釘受到?jīng)_擊力，預(yù)緊力松弛導(dǎo)致軸上下串動(dòng)，改變殼體密封環(huán)與葉輪的相對(duì)位置，容易發(fā)生磨擦。

（2）泵中間支撐的結(jié)構(gòu)不合理。

液下泵需要采用接軸的方法滿足液下插入深度時(shí)，就要增加泵軸的中間支撐來(lái)保證泵的安全、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。液下泵的中間支撐數(shù)量和泵的軸徑、轉(zhuǎn)速等有關(guān)，為了達(dá)到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果，需計(jì)算出合理的軸徑和最少的中間支撐數(shù)量。此泵的液下深度為3600 mm，泵軸是由上下兩部分連接而成，尺寸為50 mm，根據(jù)l/d計(jì)算為撓性轉(zhuǎn)子，支撐管有3節(jié)，長(zhǎng)度為1 100 mm，中間支撐管與上支座和泵體連接，中間的連接處設(shè)有導(dǎo)軸承支撐。

在未裝配下面支撐導(dǎo)軸承時(shí)，葉輪輪轂處實(shí)測(cè)跳動(dòng)量1.5～2.0 mm，則導(dǎo)軸承的偏轉(zhuǎn)角為0.012 5～0.016 7 rad（跳動(dòng)量/1 200大于導(dǎo)軸承許用偏轉(zhuǎn)角）。運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)的沖擊作用，泵下端發(fā)生傾斜，使套筒與導(dǎo)軸承處于不正常的工作狀態(tài)，導(dǎo)軸承在對(duì)角處發(fā)生磨損，隨著導(dǎo)軸承磨損的加劇，套筒與導(dǎo)軸承的間隙也逐漸增大，破壞了導(dǎo)軸承支撐點(diǎn)液膜“動(dòng)壓效應(yīng)”，導(dǎo)軸承失效后會(huì)引發(fā)葉輪密封環(huán)和殼體密封環(huán)的磨損，造成軸彎曲。

（3）泵設(shè)計(jì)上無(wú)節(jié)流裝置。

泵運(yùn)行時(shí)容易從井口法蘭盤(pán)處往外漏水。由于這種類型的液下泵結(jié)構(gòu)上和經(jīng)濟(jì)上，均不采用機(jī)械或填料密封，用密封氈圈或O型圈密封。但該泵在泵蓋處沒(méi)有節(jié)流裝置，長(zhǎng)時(shí)間使用，會(huì)使導(dǎo)軸承磨損加劇，密封氈圈或O型圈也會(huì)發(fā)生磨損，間隙增大；由于泵蓋后面沒(méi)有節(jié)流裝置，支撐管也沒(méi)有開(kāi)漏水口，葉輪后面的介質(zhì)壓力比較高，導(dǎo)致葉輪后面介質(zhì)無(wú)法從其它處排出，只能從井口法蘭密封圈處漏水。

1.3 材料原因

該泵原導(dǎo)軸承的材質(zhì)為聚四氟乙烯，具有良好自潤(rùn)滑性能，但受溫度影響比較大，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法盤(pán)車的狀況。

2 改造措施

2.1 現(xiàn)場(chǎng)的改造

在污水池中增加隔離柵，在泵吸入口處增加過(guò)濾網(wǎng)，還要定期清理污水池的沉淀物，改善泵入口的工作環(huán)境。

2.2 設(shè)計(jì)缺陷的改造

聯(lián)軸器的改造。經(jīng)過(guò)比較，將聯(lián)軸器進(jìn)行了改進(jìn)。連軸套與定位半環(huán)配合接軸，這種接軸方式是用鍵傳動(dòng)的，分半卡環(huán)和上下接軸進(jìn)行配合，保證上下接軸定位，上下接軸的軸向尺寸可以通過(guò)該配合保證，防止多根軸連接時(shí)的累積誤差；軸的徑向尺寸主要由連軸套與上下接軸的配合精度和軸向定位的擋環(huán)來(lái)保證，如圖1所示。這是一種較優(yōu)的接軸方法，減少轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，限制垂直度，轉(zhuǎn)子剛度增強(qiáng)，消除了轉(zhuǎn)子上下竄動(dòng)問(wèn)題，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性。

圖1 聯(lián)軸套與定位半環(huán)配合接軸

泵中間支撐的改造。經(jīng)過(guò)核算，我們把液下泵的液下長(zhǎng)度由原來(lái)的3 600 mm縮短為3 000 mm，每段縮短200 mm，減少支撐間距，大大提高轉(zhuǎn)子剛度，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)子葉輪輪轂處擺值為0.45～0.7 mm，滿足了導(dǎo)軸承對(duì)偏轉(zhuǎn)角的要求。為了保證吸入的液下深度不變，在吸入口增加了吸入管長(zhǎng)度。

增加節(jié)流裝置。在葉輪后面增加一個(gè)長(zhǎng)的節(jié)流襯套以減少葉輪后面的壓力，并在支撐管上開(kāi)了4個(gè)￠50 mm的孔，用于增加介質(zhì)在支撐管處的泄露。

2.3 改進(jìn)導(dǎo)軸承的材料

導(dǎo)軸承的材質(zhì)選擇至關(guān)重要。需要考慮到以下因素：硬度低、塑性好以及彈性系數(shù)、摩擦因數(shù)小，還要具有抗疲勞性、抗腐蝕性、吸振性、耐磨性、自潤(rùn)滑性能。浸銻石墨是一種良好的自潤(rùn)滑材料，作為軸襯，它摩擦因數(shù)小，抗粘著性好，磨損速度很低，不氧化，抗彎與抗壓強(qiáng)度高，使用溫度為500℃，且易加工，越磨損越光滑，所以是導(dǎo)軸承的優(yōu)選材料。采用此材料能極大地提高了導(dǎo)軸承的使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造后，污水泵存在的問(wèn)題得到了解決。泵運(yùn)行平穩(wěn)，并且檢修周期大大延長(zhǎng)。由于目前新泵加工工藝和水平都大大提高，很多結(jié)構(gòu)都和舊泵不一樣，并且有許多問(wèn)題都得到了很好的解決。上述的改造主要針對(duì)一些正在服役的老式液下泵，將其棄之不用比較可惜，通過(guò)改造，既提高了泵的運(yùn)行效率，又可以節(jié)省購(gòu)買(mǎi)新泵的開(kāi)支。