三相異步電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)泵轉(zhuǎn)子順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，泵內(nèi)介質(zhì)在葉輪的帶動(dòng)下也隨之高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，使葉輪中心形成真空。此時(shí)，液面壓強(qiáng)大于葉輪中心壓強(qiáng)，出現(xiàn)壓強(qiáng)差，在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，介質(zhì)將被吸入葉輪中心，并通過強(qiáng)大的離心力實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的不斷吸入與輸出。

　　故障發(fā)生頻率比較高的主要有機(jī)械密封泄漏、機(jī)械密封處有結(jié)晶、軸承溫度高、軸承異音、泵振動(dòng)超標(biāo)、泵出口壓力異常等。下面將對(duì)常見故障進(jìn)行歸類，并重點(diǎn)從機(jī)械密封異常、軸承異常、振動(dòng)異常、出口壓力異常四個(gè)方面進(jìn)行故障分析說明。

　　機(jī)械密封異常

　　機(jī)械密封是水泵非常重要且非常精密的零部件之一，它的好壞將直接影響到水泵的可用性及系統(tǒng)的可靠性。機(jī)械密封主要由機(jī)封動(dòng)環(huán)、機(jī)封靜環(huán)、O型密封圈、彈簧、鎖緊螺釘?shù)攘悴考M成，如圖所示。

　　一、機(jī)封動(dòng)靜環(huán)引起的泄漏

　　1、機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)磨損所致。

　　工程上小型臥式離心泵機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)多為石墨材質(zhì)加工研磨而成。泵在運(yùn)行時(shí)，機(jī)封動(dòng)環(huán)和機(jī)封靜環(huán)結(jié)合面將會(huì)形成一層水膜，如果泵腔輸送的介質(zhì)或機(jī)械密封冷卻水夾雜著固體顆粒，將會(huì)對(duì)機(jī)封動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生劇烈磨損，當(dāng)動(dòng)靜環(huán)磨損至不能自行進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)償，泵腔內(nèi)的介質(zhì)將會(huì)從動(dòng)靜環(huán)劇烈磨損產(chǎn)生的縫隙中泄漏致泵腔外面。

　　2、機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)自身缺陷所致。

　　小型臥式離心泵在預(yù)防性維修或日常消缺工作中，可能會(huì)對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行整體更換。所更換的機(jī)械密封均為提前采購，并由專門的倉儲(chǔ)管理部門進(jìn)行管理，每一批新到貨的機(jī)械密封均需由專業(yè)人員參與驗(yàn)貨，避免機(jī)械密封在出廠時(shí)存在缺陷及運(yùn)輸途中造成損壞。當(dāng)使用人員領(lǐng)取新機(jī)械密封時(shí)，需打開包裝進(jìn)行再次檢查，確認(rèn)機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)無劃痕、破損等缺陷方能使用。

　　3、泵腔內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶所致。

　　小型臥式離心泵輸送的介質(zhì)主要有硼酸、鹽酸、海水等，但由于這些液體固有的特性，很容易形成細(xì)小的結(jié)晶體。如果結(jié)晶體產(chǎn)生在機(jī)封動(dòng)靜環(huán)結(jié)合面上，將會(huì)在產(chǎn)生結(jié)晶體的位置將動(dòng)靜環(huán)結(jié)合面撐開，形成漏點(diǎn)。

　　4、機(jī)械密封冷卻水不足導(dǎo)致機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)高溫?zé)龤隆?br />
　　小型臥式離心泵所用的機(jī)械密封分為單機(jī)械密封和雙機(jī)械密封，均需從泵腔出口或外界引入機(jī)械密封冷卻水，并從圖1所示的零部件10進(jìn)入機(jī)封室對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻潤滑。如果機(jī)械密封冷卻水流量不夠，或泵腔氣體未排凈，泵運(yùn)行中將氣體壓縮并擠壓至機(jī)封室，使機(jī)械密封冷卻水無法正常流入，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封得不到足夠的冷卻潤滑，至機(jī)械密封高溫?zé)龤Р⑿孤?br />
　　二、機(jī)封O型密封圈引起的泄漏

　　機(jī)械密封除了機(jī)封動(dòng)靜環(huán)起著決定性的密封作用外，O型密封圈的密封性能也不容忽視。一般因O型密封圈導(dǎo)致泄漏的原因主要為O型密封圈失效、漏裝、錯(cuò)裝、選型錯(cuò)誤(過細(xì))等。

　　三、機(jī)封彈簧引起的泄漏

　　1、機(jī)封彈簧壓縮量不均勻所致。

　　小型臥式離心泵機(jī)械密封共對(duì)稱分布8根同型號(hào)的機(jī)封彈簧，主要承擔(dān)著調(diào)整機(jī)械密封壓縮量的作用。但彈簧之間可能會(huì)有微量的差異，致使彈簧高低不平，或者由于機(jī)械密封存放時(shí)間過長，致使機(jī)封彈簧靈敏度下降，造成機(jī)械密封壓縮量不均勻泄漏，所以維修人員在裝機(jī)械密封時(shí)要對(duì)彈簧進(jìn)行檢查。

　　2、機(jī)封彈簧壓縮量過小所致。

　　機(jī)械密封在裝配時(shí)，需要滿足一定的壓縮量，一般為L±0.5mm，如果裝配時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)，壓縮量留得過小將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。

　　再一種很常見的情況就是啟泵時(shí)機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏，這也與機(jī)封彈簧壓縮量有關(guān)系。如圖3所示，為兩種不同型號(hào)的小型臥式離心泵性能曲線圖，主要包含Q-H、Q-N、Q-η，從曲線可以看出，當(dāng)流量Q=0時(shí)，效率η=0，功率N為最小值，揚(yáng)程H為最大值，所以田灣核電站小型臥式離心泵都是采用的閉閥啟動(dòng)，避免功率過大將三相異步電動(dòng)機(jī)燒毀。而揚(yáng)程H為最大值的時(shí)候，指向泵入口方向的力F也是最大值，泵轉(zhuǎn)子向入口方向的竄動(dòng)量也會(huì)達(dá)到最大值，如果機(jī)封彈簧壓縮量留得過小，此時(shí)可能得不到有效補(bǔ)償，從而造成機(jī)械密封泄漏，但這種情況一般在泵處于正常工況后就將會(huì)消除。

　　小型臥式離心泵軸承組件大部分均采用一端固定、一端游動(dòng)的組合軸向固定方式，如圖所示。即一端的軸承雙向定位，能承受徑向和較大的軸向載荷，另一端的軸承游動(dòng)支撐，能承受較大的徑向載荷。

　　軸承異常

　　一、軸承失效引起的軸承異常

　　滾動(dòng)軸承失效的形式主要有三種：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損。滾動(dòng)體和套圈滾道在交變接觸應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生表面接觸疲勞點(diǎn)蝕，這是滾動(dòng)軸承的主要失效形式;在靜載荷或沖擊載荷的作用下，滾動(dòng)體和套圈滾道可能產(chǎn)生塑性變形，出現(xiàn)凹坑，導(dǎo)致摩擦增大;軸承在多灰塵或密封不可靠、潤滑不良的條件下工作時(shí)，滾動(dòng)體和套圈滾道易產(chǎn)生磨粒磨損。這三種失效形式均會(huì)導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，回轉(zhuǎn)精度降低且工作溫度升高，嚴(yán)重情況下將會(huì)使軸承喪失正常的工作能力。

　　二、軸承潤滑引起的軸承異常

　　滾動(dòng)軸承潤滑的主要目的是減少摩擦與磨損，同時(shí)起到冷卻、吸震、防銹及降低噪音等作用，其常用的潤滑劑有潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑。田灣核電站小型臥式離心泵常用的潤滑劑為潤滑脂(美孚EP3)，其特點(diǎn)是不易流失、易于密封、油膜強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)，一次加脂后可以工作相當(dāng)長的時(shí)間。在裝填潤滑脂時(shí)，并不是裝得越多越好，但也不能少裝。潤滑脂裝得過多，會(huì)引起軸承散熱空間減小，從而造成軸承溫度升高;如果潤滑脂裝得過少，則會(huì)影響其潤滑效果，增大摩擦，也會(huì)導(dǎo)致軸承溫度升高、甚至?xí)殡S著振動(dòng)和噪音，影響軸承的正常工作。所以在裝填潤滑脂時(shí)，一般不要超過軸承內(nèi)空隙的1/3～1/2。

　　三、補(bǔ)償間隙引起的軸承異常

　　考慮到小型臥式離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸會(huì)受熱伸長，所以一般在軸承端蓋與軸承外圈端面間要留有一定量的軸向補(bǔ)償間隙a=0.15～0.30mm，如圖5所示。滾動(dòng)軸承軸向游隙的調(diào)整方法很多，如墊片調(diào)整法、可調(diào)壓蓋調(diào)整法、調(diào)整環(huán)調(diào)整法等，其中，墊片調(diào)整法是最常用的調(diào)整方法。但要注意，如果間隙調(diào)得過小，會(huì)導(dǎo)致軸承游隙變小，溫度升高;如果間隙調(diào)得過大，會(huì)導(dǎo)致軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)增大，引起震動(dòng)。

　　振動(dòng)異常

　　振動(dòng)值的大小是評(píng)價(jià)水泵可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，其泵組振動(dòng)值要≤4.5mm/s。但引起振動(dòng)值超標(biāo)的原因也有很多，除了與軸承異常有關(guān)聯(lián)外，還與聯(lián)軸器不同心、動(dòng)靜不平衡、泵軸彎曲、電動(dòng)機(jī)地腳有虛腳、地腳調(diào)整墊片過多、附屬管道支架剛度不夠、零部件配合間隙過大等密切相聯(lián)。本文將對(duì)較常見的聯(lián)軸器不同心、軸彎曲引起的振動(dòng)異常進(jìn)行分析。

　　一、聯(lián)軸器不同心引起的振動(dòng)異常

　　聯(lián)軸器找中心是水泵維修中一項(xiàng)非常重要的工作，其目的是在電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)水泵轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使電動(dòng)機(jī)軸與水泵軸的中心線在同一直線上。如果中心不精確，在聯(lián)軸器上將會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，并嚴(yán)重影響到水泵各零部件的正常工作，甚至?xí)鹫_(tái)水泵和基礎(chǔ)的振動(dòng)或損壞。但在實(shí)際工作中，兩軸能達(dá)到絕對(duì)準(zhǔn)確的中心是很難的，對(duì)于一些連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵，要求始終保持準(zhǔn)確的中心就更加困難。因?yàn)樗棉D(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中，各零部件的不均勻熱膨脹，軸承的不均勻磨損，水泵產(chǎn)生的位移以及基礎(chǔ)的不均勻下沉等，都會(huì)對(duì)聯(lián)軸器的中心造成影響。所以水泵在進(jìn)行聯(lián)軸器對(duì)中時(shí)，允許有一定的偏差值，田灣核電站小型臥式離心泵彈性柱銷聯(lián)軸器根據(jù)型號(hào)的不同，其聯(lián)軸器中心允許偏差值主要有≤0.06mm和≤0.10mm兩種。

　　二、泵軸彎曲引起的振動(dòng)異常

　　泵軸的彎曲變形分為彈性變形和塑性變形兩種。變形后的泵軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中會(huì)引起轉(zhuǎn)子部件的不平衡或動(dòng)靜部分的磨損，并產(chǎn)生振動(dòng)及噪音，所以在維修過程中要對(duì)泵軸彎曲度(跳動(dòng))進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于泵軸彎曲度超過其允許偏差的(發(fā)生彈性變形)，則需在室溫狀態(tài)下對(duì)泵軸進(jìn)行校驗(yàn)，常見的校驗(yàn)方法有局部加熱直軸法、機(jī)械加壓直軸法、捻打直軸法等。

　　出口壓力異常

　　一、氣縛現(xiàn)象引起的出口壓力異常

　　如果在啟泵時(shí)，泵腔內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度比液體的密度要小得多，產(chǎn)生的離心力也就很小，葉輪中心不能形成真空，且與液面的壓差極小，不足以使液體吸入泵腔內(nèi)，此時(shí)，雖然葉輪在旋轉(zhuǎn)，但不能輸送液體，導(dǎo)致出口壓力低，甚至出口無壓力。所以在啟泵前，一定要先將泵腔充滿液體，排出泵腔內(nèi)的空氣。

　　二、水力部件磨損引起的出口壓力異常

　　1、葉輪磨損。水泵在長期的高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于受到流體沖刷、氣蝕、腐蝕等惡劣工況，水泵葉輪將會(huì)出現(xiàn)以進(jìn)水口(即葉片根部)及出水口(即葉片尖部)為主的內(nèi)部磨損，使葉輪內(nèi)部尺寸變大，流量Q增大，揚(yáng)程H減小、壓力也隨之減小;

　　2、口環(huán)磨損?？诃h(huán)分為葉輪口環(huán)和泵腔口環(huán)，泵在運(yùn)行中由于口環(huán)的自然磨損以及工況惡劣等原因，使葉輪口環(huán)與泵腔口環(huán)之間的徑向間隙變大或出現(xiàn)口環(huán)破裂的現(xiàn)象，起不到密封的作用，造成高壓區(qū)流體大量泄漏至低壓區(qū)，降低泵的出口壓力。

　　三、入口錐筒引起的出口壓力異常

　　如圖所示的零部件1為入口錐筒，其作用是將泵出口高壓區(qū)與泵入口低壓區(qū)進(jìn)行隔離，如果錐筒兩端的配合臺(tái)階與泵腔兩端的配合臺(tái)階沒有較好的過盈配合，將會(huì)導(dǎo)致高壓區(qū)流體泄漏致低壓區(qū)，降低泵的出口壓力。

　　三、管道截面積變化引起的出口壓力異常

　　1、入口閥門開度過小或入口管道阻塞，將會(huì)導(dǎo)致泵出口壓力低;

　　2、出口閥門開度過小或出口管道阻塞，將會(huì)導(dǎo)致泵出口壓力高;

　　3、入口閥門開度過大或入口管道內(nèi)壁減薄，將會(huì)導(dǎo)致泵出口壓力高;

　　4、出口閥門開度過大或出口管道內(nèi)壁減薄，將會(huì)導(dǎo)致泵出口壓力低;

　　三、電動(dòng)機(jī)引起的出口壓力異常

　　在維修過程中，如果誤將三相異步電動(dòng)機(jī)的U、V、W三相任意調(diào)換兩相，電動(dòng)機(jī)將會(huì)反轉(zhuǎn)，水泵轉(zhuǎn)子也將隨著電動(dòng)機(jī)一起反轉(zhuǎn)，使葉輪無法正常將介質(zhì)吸入與輸出，從而造成出口壓力低或無壓力。