自吸式離心泵的安裝操作及故障分析

閆同輝

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司軋鋼廠，漢中 勉縣 724200）

鋼鐵冶煉及加工過程過程需要消耗大量新水以及其他能源物質(zhì)，能源消耗對環(huán)境造成一定影響，在環(huán)保日益嚴峻的形勢下，節(jié)水、節(jié)能、無廢水污染的鋼鐵企業(yè)才能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。軋鋼廠水循環(huán)設(shè)備大多采用自吸式離心泵，為確保年生產(chǎn)300多萬噸軋鋼正常用水，加強對自吸機理的探索，提高自吸式離心泵的自吸性能和效率很有必要。

自吸時間過長則不利于在頻繁啟停和緊急的情況下工作，自吸高度不足則無法適應(yīng)水量變化的工作環(huán)境。影響自吸性能的因素有葉輪形式、葉輪最大圓周速度、葉輪出口寬度、吸入管尺寸、回流孔面積和位置、葉輪外緣與泵體隔舌的間隙、儲液容積以及氣液分離室的容積等。軋鋼廠堅持生產(chǎn)廢水，生活污水回收并處理后再循環(huán)利用，基本達到濁環(huán)廢水零排放。既保護周圍的水資源環(huán)境，又降低新水的取水量。由于水中含有大量氧化鐵渣廢渣，廢油，及其他廢棄物，離心泵的工作狀況比較惡劣。

1 自吸式離心泵性能特點及工作原理

1.1 自吸式離心泵的性能特點

自吸式離心泵具有較強的自吸能力，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，操作方便、運行平穩(wěn)、壽命較長，拆卸方便，移動靈活，維護容易等優(yōu)點。軋鋼生產(chǎn)用濁環(huán)水循環(huán)采用的自吸式離心泵型號為350WFB-AD，450WFB-AD。

表1 不同型號離心泵的參數(shù)

1.2 自吸式離心泵的工作原理

保持泵腔內(nèi)有足夠的水，吸入管內(nèi)不需要充滿水的情況下起動電機，經(jīng)過電機高速旋轉(zhuǎn)，排除吸水管內(nèi)氣體，在泵吸入管路內(nèi)形成一定程度真空狀態(tài)，經(jīng)短時間運轉(zhuǎn)使吸池中的水經(jīng)吸入管進入泵腔，用氣液混合的工作方式通過泵內(nèi)定結(jié)構(gòu)將流體進行抽吸動作。吸入泵腔中的水在水泵葉輪中心處，受葉輪高速轉(zhuǎn)動的離心力作用下，泵腔中的水被甩出而形成真空，吸水池中的的水在外界大氣壓的作用下，通過吸水管吸入水泵腔，被葉輪甩出而輸入出水管道，形成了離心泵的連續(xù)吸水，輸水過程。若因空氣進入到泵體中或因其它氣體析出導致離心泵無法正常工作，可以將這些氣體進行排除直至離心泵正常運行。以后的每一次起動則由留在泵體內(nèi)的水再次抽動，排氣，進入正常工作。

圖1 WFB無密封自吸泵結(jié)構(gòu)示意圖

2 設(shè)備運行的一般問題解析

（1）電機的電流過大或者過小，電機的電流過大一般是葉輪卡阻，水泵葉輪與泵腔的裝配間隙過小產(chǎn)生卡頓現(xiàn)象；軸承損壞，軸向力平衡裝置失效；聯(lián)軸器對中不良，泵軸彎曲變形，電動機部件在運行的過程中發(fā)生機械磨損。電機的電流過小一般是閥門損壞，打不開或者閥門開啟度不足，水泵內(nèi)腔發(fā)生氣蝕，真空電磁閥損壞，自吸泵的葉輪脫落或者損壞等原因。

（2）運轉(zhuǎn)過程中不出水或出水不足，泵殼內(nèi)有空氣，吸水管路及密封處損壞漏氣，吸水井液位下降，水面產(chǎn)生漩渦，將空氣帶入泵內(nèi)。

（3）水泵開啟不動，是由于啟動電壓過低或者啟動軸功率過大，水泵軸彎曲，軸承過度磨損，水泵葉輪與泵腔的裝配間隙不合適致使異物夾雜產(chǎn)生卡頓現(xiàn)象。

（4）電機軸承發(fā)熱是由于軸承缺油或者油太多影響潤滑，散熱性能或軸承疲勞損壞或葉輪軸彎曲或者軸向平衡裝置失效，電機的聯(lián)軸器同軸度偏差大。

（5）水泵機組振動和噪音，泵軸彎曲；軸承疲勞磨損或者損壞，同軸度超偏差，水泵葉輪松動或者副葉輪裝置松動；水泵的內(nèi)部件產(chǎn)生摩擦現(xiàn)象或者產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，水管內(nèi)出現(xiàn)異物堵塞或者密封不嚴引起泄漏，致使水泵機組震動。

3 自吸泵的安裝以及使用注意事項

3.1 自吸泵的安裝注意事項

調(diào)整泵底座的水平度，自吸泵的吸水管道和出水管道需要單獨的支架來支撐，并且進出口管道的口徑應(yīng)該與自吸泵的口徑相吻合，為了保證停泵的時候，泵腔內(nèi)有足夠的回水，一般出口管道必須垂直向上高出泵體1m以上才能拐彎。為了維修方便和使用安全，在自吸泵進出口管道上應(yīng)各安裝閘閥，截止閥，蝶閥（正常工作時使用蝶閥，維修時或者為了進行可靠的截止斷流時使用閘閥）并且在出口閥門與泵之間安裝一個壓力表，以保證自吸泵在額定流量和揚程范圍內(nèi)使用，延長自吸式離心泵的使用壽命。泵體和連接件可以加裝軟管連接件，用以減輕泵體震動的危害。

3.2 自吸泵使用注意事項

自吸泵使用前應(yīng)該對進出口閥門進行安全檢查，確認電機轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)向正常。自吸泵使用時出口閥門禁止完全關(guān)閉，當自吸泵需要維修或者有一段時間停泵不用時，輸送的介質(zhì)如有沉淀或結(jié)晶物時，應(yīng)從放空口排盡泵腔內(nèi)的引流液，防止結(jié)晶物或沉淀物滯留泵腔內(nèi)，吸水口安裝相應(yīng)的濾網(wǎng)，防止超標顆粒吸入而改變介質(zhì)的粘度，影響水泵的自吸功能；做好輸送介質(zhì)的檢驗，合理控制各項指標；積極做好和設(shè)備的點檢潤滑，做好設(shè)備的緊固，部件的更換以及防腐工作。

表2 自吸泵進口顆粒物標準參數(shù)

4 自吸泵吸水管管路的安裝要求；

吸水管道必須確保有效密封，防止空氣吸入。為了防止在吸水管路某處出現(xiàn)積氣，形成氣囊，而影響管道的過水能力，吸水管路上應(yīng)安裝排氣閥及時排走吸水管路中的氣體。結(jié)合軋鋼廠的設(shè)備生產(chǎn)運行經(jīng)驗總結(jié)，自吸泵吸水管進口淹沒水深h≥2m～3m；自吸泵吸水管進口應(yīng)設(shè)喇叭口，以使吸水管進口水流平穩(wěn)，每臺自吸泵應(yīng)設(shè)單獨的吸水管，盡量減少吸水管長度和管件，以減少流動阻力；相鄰兩臺泵應(yīng)有一定的間距，根據(jù)經(jīng)驗以（6～10）d（吸水管直徑）為佳。

5 自吸泵吸工作不穩(wěn)定的原因及解決辦法

離心泵工作時表征其工作性能的重要的參數(shù)就是離心泵的揚程。離心泵揚程的計算公式為H=（P2-P1）/ɡρ+（C2*C2-C1*C1）/2ɡ+（Z2-Z1）其中H為揚程，單位為米（m）P1，P2分別為離心泵進出口處液體的壓力，單位為帕斯卡（Pa），C1，C2分別為流體在離心泵進出口出的流速單位為米/秒（m/s），ρ為液體的密度千克/立方米（Kg/m3），ɡ為重力加速度9.8m/s2；Z2為出口高度單位米（m），Z1進水管高度單位米（m）。實際生產(chǎn)中凡是會影響到其中的任一參數(shù)的變化均會影響到自吸泵的穩(wěn)定工作。

（1）氣蝕對葉輪的表面產(chǎn)生沖擊破壞作用，使其效率下降，水的流速減小，揚程減少，水力性能大幅下降。減小汽蝕危害的主要途徑減少吸入水流阻力，盡量減少管路長度和彎頭及閥門等附件；防止輸送的介質(zhì)溫度過高；防止出口閥門開口度過大；減少液體中的雜質(zhì)。

（2）氣縛現(xiàn)象；在泵啟動的時候，泵內(nèi)的空氣沒有排凈，使電機空轉(zhuǎn)產(chǎn)生能量消耗而吸不上水。適時檢查自吸泵的進口管道密封，修復(fù)漏氣點；向泵殼內(nèi)灌滿液體，排出氣體，保證足夠的汽蝕余量，減少泵吸入口的真空度。

（3）氣囊現(xiàn)象。氣囊增加了水流的阻力，使得水流壓力起伏較大，出現(xiàn)震動和噪音，容易引起管道的應(yīng)力疲勞，降低管道使用壽命，嚴重時會出現(xiàn)裂管，爆管現(xiàn)象。為了防止氣囊危害應(yīng)選擇高性能的供水管道，在管道的每一個高點安裝一個自動排氣閥，排出管道中的氣體。

（4）液位不足濁度超標。由于吸水井口的液位下降，引起空氣吸入泵內(nèi)，使泵的供水總量不足，影響正常的生產(chǎn)工作狀況，必須適時補水，渣粒過多增加對泵體的磨損，排污不及時會增加泵體的腐蝕，必須適時清渣；適時排污；做好泵體各部件的防腐維護，延長泵的使用壽命。

6 結(jié)語

在日常工作實踐中，定期對循環(huán)水系統(tǒng)的能量平衡的測試與計算標準的檢驗，堅持科技是第一生產(chǎn)力，對于設(shè)備，管網(wǎng)，換熱，冷卻進行能效分析，做好系統(tǒng)的檢修維護實現(xiàn)水質(zhì)提標，確保設(shè)備運行參數(shù)良好，適時對于設(shè)備進行技術(shù)更新。

對設(shè)備構(gòu)造和工作原理充分認知，了解設(shè)備的使用性能，掌握正確的操作方法，發(fā)現(xiàn)問題進行分析，提前預(yù)防管控、不斷的積累工作經(jīng)驗，并積極運用于維修工作實踐中，才能減少設(shè)備的故障率。隨著生產(chǎn)水平的不斷提高，軋鋼產(chǎn)量的節(jié)節(jié)攀升，崗位操作人員遵守設(shè)備的安全操作規(guī)程和技術(shù)操作規(guī)程精心操作設(shè)備。依據(jù)軋鋼廠電氣設(shè)備的控制性能合理選用相應(yīng)型號的自吸泵，對于設(shè)備進行擴容，減少維修成本，節(jié)省人力資源，提升設(shè)備的使用周期，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。