水泵机组常见破坏形式分析及对策

日期:2016-12-12

  1 前言

  所谓的水泵,是输送液体或使液体增压的机械,并具有广泛的用途。而水泵机组会由于长时间的使用,会容易出现很多的问题,从而破坏水泵机组的正常运行。为了延续水泵机组的使用时间,保障机组的稳定正常运行,需要采取相应的措施进行维护。本文就水泵机组常见破坏形式及对策进行了分析,以期能为维持使水泵机组的正常使用而提供参考借鉴。

  2 水泵导轴承磨损

  水泵运行一段时间后,其导轴承与轴颈的磨损会导致水泵导轴承径向间隙增大,引起主轴和叶轮的动摆度增大。当径向间隙增大到一定值,必须要进行大修处理,否则,叶轮与泵轴横向振动加剧,情况会进一步发展会造成叶片碰壳。

  2.1 影响导轴承磨损的因素

  长期以来水泵导轴承都是以油润滑巴氏合金轴承为主,其承载力高、耐磨性好、基本无老化问题,所以耐久性好,但是结构复杂、成本高,特别是水封装置容易漏水。

  水润滑非金属导轴承衬里材料主要有橡胶、聚胺酷、酚醛塑料、F102复合材料、赛龙、陶瓷、金属塑料等。不同材料的轴承,其物理特性和运行时的摩擦系数存在明显差异。以水润滑橡胶轴承为例,其使用寿命较长,具有良好的对异物的物理埋没性,因而在有磨粒或杂质存在的恶劣条件下,可提高耐磨性,但其承载能力和运行精度不高。

  轴承在运行过程中摩擦系数越大,磨损速度也就越大。

  2.2导轴承磨损速度及耐磨损寿命计算

  2.2.1 磨损速度计算

  将水润滑推力滑动轴承计算的数学模型引用过来,即不同载荷下,磨损速度r和载荷F的关系为:r=f1(F,a),其中,a为加速磨损系数。则有a=g1(F,r)。通过磨损试验,对轴承施加不同的载荷F,则对应有不同的磨损速度r,可以求出一个a的平均值,有了这个平均值,根据r=f1(F,a)即可以求出轴承在实际使用工况下的磨损速度。

  2.2.2 耐磨损可靠寿命的数学计算

  耐磨损可靠度是指机械零件在规定的条件下达到预期耐磨寿命的概率,耐磨损可靠寿命是指在规定条件和预期可靠度下的耐磨寿命。

  若磨损速度;遵循正态分布的规律,即r=N(r,sr),其中r,sr为r的均值和标准差,与轴承材料、材料的厚度、所受荷载的大小以及转速有关。同时考虑到轴承原始数据的分布规律则有,时刻轴承的磨损量U为:

  3 水泵汽蚀

  水泵进口附近压力较低,水流进人水泵后又会产生较大的压力降,故水泵内很容易发生汽蚀。水泵发生汽蚀时,会产生振动和噪音,叶轮和水体的能量交换受到破坏,在外特性上表现为性能参数的迅速恶化。

  3.1汽蚀机理与汽蚀破坏部位

  (1)汽蚀机理

  汽蚀机理及汽蚀余量的基本概念在大量有关泵汽蚀的专着中已有详尽说明,本文不再赘述。

  (2)水泵汽蚀破坏部位

  根据调研,水泵汽蚀大都发生在以下三个部位:

  ①当运行流量小于设计流量,扬程大于设计扬程时,叶片水流冲角减小,在叶片背面形成脱流,汽蚀发生在叶片背面。

  ②当运行流量大于设计流量,扬程小于设计扬程时,叶片水流冲角增大,在叶片正面形成脱流,汽蚀发生在叶片正面。

  ③由于叶片端面与壳壁之间留有一定的间隙,间隙内有水流回流,同时叶轮带动水流旋转,间隙内水流迅速降压并产生汽蚀。这种汽蚀发生在水泵叶片外缘及平面直径最大的断面上下和叶轮室间隙内。

  其中①、②中的汽蚀破坏是由运行工况偏离设计点造成的,所以水泵的汽蚀不仅与水泵本身的汽蚀性能、水泵的装置条件有关,还与水泵的运行工况有关,情况十分复杂。

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