大型排污泵站故障原因分析

　　中国泵业网对大型排污泵站故障原因分析，指出由于输送介质中含有大量泥沙和各种纤维物体，使水泵磨损严重、堵塞严重、甚至烧毁电机;指出由于水泵长时间在低扬程、大流量工况下运行，产生汽蚀、振动、噪音、附加径向力、水泵超功率等破坏。针对使用工况和运行工况，提出了改善解决措施确保泵站正常使用。 　　关键词 　　潜污泵站汽蚀疲劳破坏气隙扫膛措施 　　引言 　　某污水提升泵站设计日排污水量19万吨，提升泵型式为潜水排污泵，5用1备，共6台套水泵并联运行。其单台排污泵流量Q=1620m3/h，扬程H=47.5m，转速n=1450r/min，配套功率P=315kW，通过固体颗粒为125×110mm。水泵无故障连续运行1年后，陆续出现各种故障，每次维修后正常运行没多久，又会出现新的故障，如此反反复复1年多，也没有彻底解决问题，已经严重影响到泵站的正常排污，需要全面分析故障原因并彻底解决。 　　1、故障描述 　　经拆解水泵、查看运行记录、维修记录及泵站现场实际，主要表现为： 　　(1)耦合接口与泵体的联接螺栓断裂3根，耦合接口断裂(见图1)。 　　(2)叶轮磨损严重，出现蜂巢状坑点，甚至有的叶片已经穿孔，叶片缺失、失重非常严重(见图2)。 　　(3)叶轮轮毂有断裂的情况，叶轮锁紧螺母和叶轮有脱落的情况，与叶轮轮毂端面配合的主轴轴肩退刀槽处有断裂的情况。 　　(4)水泵上轴承损坏、更换多次。 　　(5)电机多次烧毁，有扫膛痕迹和硬物划伤痕迹。 　　(6)多数情况下只有2台水泵在并联运行，偶尔运行3台水泵，水泵运行时管路系统和水泵有振动的现象。 　　(7)进水池泥沙含量很大，有时已经淹没到水泵的泵体上边缘，在拆解水泵时，发现叶轮内部已经缠绕很多塑料袋、废纸等纤维状物体，造成叶轮严重堵塞。 　　2、故障原因分析 　　(1)耦合接口联接螺栓断及耦合接口断裂，主要原因有：①联接螺栓强度不符合要求;②耦合接口材料及机械性能不符合设计要求;③产生很大的径向力或者振动，使联接螺栓和耦合接口疲劳破坏而产生断裂。 　　(2)叶轮磨损及出现蜂巢状坑点的主要原因有：①输送介质中含有大量的泥沙，在叶轮高速旋转下产生机械磨损;②水泵产生汽蚀破坏，致使叶轮在抽送液体的化学和电解作用下而产生磨蚀破坏。 　　(3)叶轮脱落、主轴轴肩退刀槽处断裂，主要原因有：①叶轮锁紧螺母松动，叶轮与主轴配合间隙过大，在运行过程中，特别是开停机过程中会造成机械破坏;②主轴机械强度不达标，造成疲劳损坏;③该处的退刀槽应力集中，从而造成疲劳损坏;④水泵产生过大的附加径向力，致使主轴疲劳损伤。 　　(4)上轴承多次损坏，主要原因有：①轴承选择偏小，不能满足长期运行要求;②产生过大的附加径向力，致使轴承疲劳损坏，提前达到额定寿命期限。 　　(5)电机烧毁，有扫膛和划伤现象产生的主要原因有：①电机过载发热;②通风、散热、冷却效果差使电机发热;③电机转子轴的强度、刚度差，产生过大扰度变形，从而出现扫膛等烧毁电机的现象;④上轴承损坏后的轴承保持架等破损物落入电机腔内，致使电机出现划伤等现象。 　　(6)水泵及管路系统振动的主要原因有：①管路系统固定不牢;②水泵耦合系统耦合不好，有漏水现象，引起机组振动;③水泵偏大流量运行，产生汽蚀破坏，同时伴随很大的附加径向力，使机组产生振动和噪音。 　　(7)抽送的液体泥沙含量大和叶轮堵塞严重，直接后果是造成叶轮等过流部件磨损严重;比重过大，电机易超功率，提前进入疲劳期，使用寿命明显降低。 　　综上所述，结合现场实际和各种理论计算分析，总结故障产生的原因主要有： 　　(1)由于特殊情况致使泵站淤泥淤塞严重，导致机组设备不能正常可靠运行。 　　(2)水泵按照5用1备进行设计，而实际只运行2～3台水泵，系统装置扬程损失小，水泵在低扬程、大流量下运行，会产生汽蚀、振动、噪音、附加径向力、水泵超功率、电机发热等破坏现象。 　　(3)水泵转速过高，一旦偏离设计工况运行，容易引起汽蚀，从而产生一系列汽蚀破坏。 　　(4)水泵主轴在附加径向力和应力集中的联合作用下断裂。 　　(5)产生的附加径向力，使上轴承提前达到寿命周期而损坏，在拆卸轴承的过程中，已经使主轴的形位公差超差，特别是扰度增大，使电机运行气隙不均，进而破坏电机运行电磁场，影响电机各项性能，使之提前损坏。 　　(6)上轴承座在电机腔侧没有设计轴承端盖，使损坏的轴承保持架掉落入电机内腔，引起划伤，甚至烧毁电机。 　　3、解决措施 　　(1)改善水泵的运行条件。对进水池、集水池、格栅井、沉沙井的淤泥进行清除，并且根据泥沙的含量情况进行定期或不定期清除。 　　(2)增加一道格栅拦污装置，尽可能拦截如废纸、塑料袋、易拉罐等中小型垃圾，甚至清理如预制板、钢筋、红砖等建筑垃圾，为水泵的正常稳定运行提供必要的条件。 　　(3)对水泵进行大修，注意校核、修正各尺寸，特别是形位尺寸，使之在设计的精度范围内;对烧毁的电机重新嵌线、浸漆处理，保证绝缘性能等质量要求。 　　(4)针对实际只有2～3台水泵并联运行的情况，如果近期排污量达不到19万吨/天，建议选择3台流量、扬程合适该工况的潜水排污泵进行替换运行，以达到满足使用要求、提高效率、节能的目的。如图3所示，单台水泵流量Q=2000m3/h，扬程H=39m，转速n=980r/min，配套功率P=315kW。 　　(5)如果依旧使用原水泵进行运行，如图3所示，水泵会偏向大流量运行，极易发生汽蚀，可采用如下方法处理：①通过水泵出口调节阀门把流量调小; 　　②使用变频调速装置降低转速运行;③可适当车大叶轮进口，或把叶片进口去掉一部分;④减薄叶片的进口边(或打磨修尖叶片的进口边);⑤根据实际运行的流量、扬程参数，重新设计叶轮替换原叶轮，同时使用耐汽蚀的材料，如选用硬质合金系列(13Cr钢)。 　　4、结束语 　　本文列举了故障产生的可能因素，根据实际情况找到了产生故障的原因，确定了解决办法，可为解决类似问题提供经验。