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摘要:离心式水泵(简称离心泵)，它是利用叶轮高速转动所产生的离心力来抽水的，其特点是扬程高，流量小，使用可靠，被广泛应用于各项工程当中。如果与之匹配动力不合理、使用不正确、维护保养不到位，会导致能源耗费大，甚至烧机。
关键词：离心式水泵；故障；解决措施
1.离心式水泵的结构以及工作原理
离心式水泵是一种利用水的离心运动抽水机械设备。其基本结构如图1所示。
注：1.滤网；2.单向底阀；3.吸入管；4.压水室；5叶轮；6.止回阀；7吸入管；8闸阀
其中滤网是用来过滤一些水中的杂物，防止在抽水过程中水草等杂物进入压水室，缠绕叶轮，对叶轮甚至离心泵造成破坏；单向底阀实际上是一类单向阀，其作用是防止液体在抽水过程中回流，导致泵的工作效率降低；吸入管是连接水池与泵体的管路；压水室是叶轮工作的区域；叶轮是离心泵的主要原件之一，其作用是在外部电机的带动下使水的产生离心运动，对水做功；止回阀的作用和单向底阀相同，也防止液体在抽水过程中发生回流；压水管是将抽出的水进行输送的管道；闸阀是一种启闭作用的阀门，其闭合是通过靠外部施加力来实现，并且其没有流向要求，其作用是控制管道介质的开关。离心式水泵除了这些基本结构之外还有比较关键的泵轴、泵壳、泵座、减漏环等。其中泵轴与叶轮通过键连接，将扭矩传递给叶轮，使叶轮旋转做功，其材料通常选用碳素钢或者不锈钢；泵壳是整个离心泵的外部固定件；泵座在泵的底部，其作用是固定水泵；减漏环位于叶轮吸入口的外圆和泵壳内壁的接缝处，其作用是减小接缝间隙或者增大流体泄露的阻力，减少流体的泄露。
离心式水泵的工作原理：在离心泵工作之前，应向水泵里面注满水，然后启动电机，由电机带动叶轮旋转，叶轮高速旋转带动压水室内的水做高速旋转运动。由于离心作用，水被甩出并进入出水管，此时叶轮附近会形成一个压强较低的区域（压强小于大气压），在大气压的作用下，外部水池中的水就会通过滤网，压开单向底阀，流经吸入管，进入压水室。冲进来的水在叶轮的带动下进行高速旋转运动，由于离心作用再次进入出水管，这样水就能从较低的水池中抽送到高处。
2.离心式水泵的常见故障
2.1水泵不能正常工作
在抽水过程中，如果水泵的进水管没有全部浸到水中，进水管密封装置的密封效果不佳、泵内进入空气或者气蚀情况较为严重，都会使得气管与吸水管出现泄漏的情况，这也使得水泵不能正常完成吸水、排水工作。
2.2转子弯曲故障
离心泵设备长时间没有使用，重新启动时容易出现弯曲故障，主要是因为设备设计过程中存在设计缺陷，或者设备停机存放时没有严格按照设备管理保存规范进行使得设备转子出现弯曲。此外，设备停止使用的时候没有及时进行冷却处理或者使用时突然间大幅度提高转子的转动速度，都容易导致离心泵转子出现弯曲故障。
3.离心泵故障评定
3.1频谱分析法
机械设备运行过程中可能会产生振动信号及噪声信号，在频域内经过处理之后，能够获得一定的频域图像，根据该频域图像可以识别故障特征信息。机械设备的振动波形一般包含有许多种激励信号，比较复杂，按照傅里叶原理可以将这些复杂的波形分解成一系列谐波分量，各谐波分量都有其单独的相位及幅值。进行频谱分析时，工作人员首先要对频谱的主要构成有充分的认识，在此基础上推断故障部位、故障范围及故障类型。具体的分析过程中，首先按照高中低频段进行分析，了解故障部位，然后按照基频、次谐波、超谐波分析，确定转子故障范围。之后分析频率成分来源，为下一步的故障分析工作奠定基础。再之后按照特征频率了解离心泵各部位部件的振动情况，最后分析主振成分。
3.2基于润滑油的光谱、铁谱分析方法
离心泵转子异常时，连杆、轴承、齿轮等会出现不同程度的摩擦，导致设备部件出现磨损，金属零件的磨损碎屑会混杂在润滑油中，分析润滑油中各种金属元素的种类、含量、磨粒的分布情况、大小就可以判断机器各零部件的磨损情况。润滑油光谱分析有发射光谱分析和自动吸收光谱分析法两种。铁谱分析过程中，首先使润滑油流过一块具有较高磁场梯度的玻璃片，在这个过程中，润滑油中含有的磨屑粒子会按照粒径大小沉积在玻璃片上不同位置，形成铁粉记录图，利用双色显微镜或者通过扫描电镜进行观察能够十分清晰的观察到粒子的、数量、形状等，进而分析离心泵内润滑部位的磨损情况。
4.离心泵维护与管理
4.1 改善注水泵性能的方法
（1）重新组装泵转子，测量出叶轮出口距离，要求叶轮出口距离等同并和导叶入口对中；（2）重新进行转子动均衡，防止叶轮轮毂密封环的碰触性损耗；（3）改善原计划，把中段背面圆弧改成斜面，取缔原来台阶，为提升耐蚀性，需在此斜面上堆焊S112钴基焊丝，并且提升叶轮前盖板与中部背面的外表光洁度，减少流体阻力，减弱冲蚀，提升寿命；（4）替换叶轮密封环和壳体密封环、叶轮轮毂密封环和导叶套材料，整体改成316堆焊材料。
4.2注水泵泵轴材料的革新举措
蒙乃尔K500是一种以金属镍为架构增添锰、铁、铜等其余元素而成的特有的合金，耐氢氟酸、硫酸、盐酸的侵蚀，尤其是禁得起盐酸的侵蚀。在室温下蒙乃尔K500在20%浓度的盐酸中侵蚀速率低于0.5mm/a。区别于1Grl7Ni2钢，对Cl-有显著的耐蚀性。为加大泵轴的耐蚀机能，将泵轴材料换成一种耐蚀材质。故此，探究最后断定泵轴材料由1Grl7Ni2变为蒙乃尔K50O，从而提升泵轴的耐侵蚀性。
依据上述方法，生产方对注水泵实行了技能创新，并在革新后提供了机能检测。机能检测阐明通过技能改善，使得离心式注水泵的性能得到复兴，可满足注水生产的需求。油田随即对其他五台离心式注水泵及其附属装备实行改善。注水泵实行情况优良，减少了装备非正常修理与返厂修理次数，节省了修理金额，延长了使用寿命，获得了良好的经济效益。
4.3发现故障要及时排除
水泵运行中要监控其工作状态，注意流量情况、机组运行声音、振动情况、轴承温度、仪表指示，及检查润滑油质量，填料函的松紧等。发现异常时一定要及时停机检查，若流量小，要及时检查水泵进水底阀，看是否被杂草堵塞;滚动轴承的温升一般不允许超过40℃，表面温度不允许超过70℃。如果高于此温度，就说明滚动轴承内部出现毛病，必须停机检查。解决不了时，再与离心泵经销商或生产厂家联系，进行返修或退换。未经专业培训的人员，不要自行拆卸修理。如较长时间停机，则需放空泵内余水。
结语
在我国，离心式注水泵虽经历了三个时间段的持续创造和革新，已普遍应用于油田中，成为如今发展的趋势，但在生产中依然不能尽善尽美，仍有很多的方面需要创新发展，且其整体的运行效能也有待提高，耗能的减少仍是离心式注水泵未来研讨的重要方向。
参考文献:
[1]巫庆辉,申庆欢,王新君.基于RBF神经网络的离心式水泵模型研究[J].系统仿真学报,2016,28(04):800-805+814.
[2]曾莉,吴晨.离心式水泵的常见故障及维修策略探讨[J].中国高新技术企业,2016,(13):72-73.
[3]盛典.关于矿用离心式水泵汽蚀的探讨[J].煤,2016,25(05):71-72.
[4]陈寄名,李绍泉,孔愨,钟锋.基于层次分析法的矿用离心式水泵维护检修分析[J].矿山机械,2016,44(05):82-85.
[5]高巍文.离心式水泵的常见故障及维修策略分析[J].中国高新技术企业,2016,(25):131-132.
论文作者:刘杰领
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
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