液氬泵機(jī)械故障現(xiàn)象與原因分析及解決方案

液氬泵機(jī)械故障現(xiàn)象與原因分析及解決方案液氬泵使用時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題

20**年5月4日,由于在線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的2#液氬泵發(fā)生外泄漏而造成其嚴(yán)重結(jié)冰,影響正常運(yùn)轉(zhuǎn),需要停運(yùn)并開(kāi)展吹除。于是將1#液氬泵經(jīng)2小時(shí)吹除和緊急預(yù)冷后投入使用,但使用效果不佳,主要表現(xiàn)為:拖動(dòng)電機(jī)的電流值較大,而液氬泵的流量和出口壓力偏小,達(dá)不到工藝指標(biāo)的要求。雖然將1#液氬泵反復(fù)加溫吹除和預(yù)冷后再運(yùn)行,運(yùn)轉(zhuǎn)情況非但沒(méi)有好轉(zhuǎn),反而在最后出現(xiàn)了電機(jī)“甩電流”現(xiàn)象,并出現(xiàn)液氬泵流量為零的狀態(tài)。1#液氬泵運(yùn)轉(zhuǎn)失敗,只有等待解體檢修。

1#液氬泵解體情況

20**年5月20日,拆開(kāi)1#液氬泵泵殼后,發(fā)現(xiàn)用于將葉輪鎖緊在軸上的銅質(zhì)雙頭螺柱在外端的螺紋收尾處發(fā)生斷裂,斷裂后的螺柱連同銅質(zhì)壓塊和不銹鋼螺母整體脫落在泵殼的吸入口底部。脫落的銅壓塊近半個(gè)已被磨損,而殘留在銅壓塊通孔內(nèi)的斷螺柱和與其連接在一起的不銹鋼螺母則完好無(wú)損,所以可以對(duì)螺柱斷口開(kāi)展斷裂分析。當(dāng)從已磨損的銅質(zhì)壓塊中取出斷螺柱后,發(fā)現(xiàn)斷面、斷口略成螺旋面狀,且與外螺紋收尾螺線(xiàn)基本保持一致。在斷面上,斷口呈現(xiàn)細(xì)顆粒狀的均勻組織。另外,銅葉輪的輪蓋上有一道碰磨而形成的環(huán)形糟,槽深約為1mm,槽寬在Φ160～180mm的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)。與輪蓋相對(duì)應(yīng)的泵殼內(nèi)壁面上,也有著一道因碰磨而形成的環(huán)形痕跡區(qū)域,只是由于泵殼材料較堅(jiān)硬,所以才沒(méi)有留下明顯的磨損痕跡。當(dāng)從軸上拆下葉輪后,發(fā)現(xiàn)用于傳遞扭力的紫銅材質(zhì)的鍵已被縱向居中剪斷,而銅質(zhì)葉輪的軸孔則被磨損擴(kuò)大和拉毛。

液氬泵故障原因分析

由液氬泵解體情況可知,脫落的銅質(zhì)壓塊和斷螺柱整體墜落在葉輪的吸入口處,并且近半個(gè)銅質(zhì)壓塊已被磨損,這足以說(shuō)明是銅質(zhì)雙頭螺柱首先發(fā)生斷裂。因?yàn)橹挥性阢~質(zhì)螺柱斷裂后的反復(fù)試泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,墜落體才有可能被吸入到葉輪的進(jìn)口處,才能使墜落體磨損。

以上分析也是符合試泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際工況,碰磨造成拖動(dòng)電機(jī)的電流值偏大。而當(dāng)銅螺柱斷裂后,葉輪在軸上失去了鎖緊力,因此在反復(fù)試泵運(yùn)轉(zhuǎn)中,葉輪在軸向力的作用下會(huì)沿鍵逐漸向外竄動(dòng),直到輪蓋與泵殼壁面發(fā)生旋轉(zhuǎn)碰磨。此時(shí),由于葉輪偏離蝸殼中心引起內(nèi)泄漏量增大,并由于葉輪吸入口被墜落體部分堵塞及相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的摩擦發(fā)熱而造成部分吸入液體汽化等,所以液氬泵的揚(yáng)程和流量減小。而在之后的多次試泵過(guò)程中,由于不斷變化流量,引起高速旋轉(zhuǎn)的葉輪在軸上不斷地來(lái)回竄動(dòng),使鍵和鍵槽孔的配合面產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)而磨損。由此配合面間會(huì)產(chǎn)生側(cè)間隙,并在之后的試泵運(yùn)轉(zhuǎn)中,使葉輪與鍵發(fā)生撞擊。因此在試運(yùn)轉(zhuǎn)的后期,將鍵(尺寸規(guī)格為5mm×5mm×45mm)縱向居中剪斷,在試運(yùn)轉(zhuǎn)的最后,出現(xiàn)了零流量的情況。并且在最后,由于鍵的剪斷面上毛刺的作用,使軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將葉輪軸孔劃傷磨損,造成軸孔擴(kuò)大。

以上零部件的損壞,都是因?yàn)殡p頭螺柱斷裂而連鎖發(fā)生的,因此分析雙頭螺柱發(fā)生斷裂的原因很有必要。

因?yàn)樵诼葜臄嗫诿嫔霞葲](méi)有疲勞扭斷的痕跡,也不存在組織上的明顯冶金缺陷,所以開(kāi)始認(rèn)為螺柱斷裂純粹是因?yàn)闊崦浝淇s使應(yīng)力過(guò)大造成的。但進(jìn)一步分析認(rèn)為,螺柱拉斷可能是多方面因素造成的。首先是雙頭螺柱在裝配時(shí)的預(yù)緊問(wèn)題,因?yàn)闆](méi)有資料證明預(yù)緊拉應(yīng)力是符合規(guī)定要求的,所以不能排除有預(yù)緊過(guò)度的問(wèn)題;其次是泵的使用操作問(wèn)題,因?yàn)闆](méi)有完整的運(yùn)轉(zhuǎn)操作記錄能夠說(shuō)明每次操作液氬泵是按規(guī)程開(kāi)展的,就不能排除存在在操作中因加溫吹除不徹底或預(yù)冷速度過(guò)快,造成泵體構(gòu)造上的不均勻熱脹冷縮的可能,以致在啟動(dòng)前或啟動(dòng)瞬間,過(guò)大的熱拉應(yīng)力使銅質(zhì)螺柱崩斷;再者是銅質(zhì)雙頭螺柱本身構(gòu)造問(wèn)題,因?yàn)閿嗫谖恢迷诼葜舛说穆菁y收尾處,該處本來(lái)就是構(gòu)造上的最薄弱處,容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,容易斷裂。

操作經(jīng)驗(yàn)

由于1#液氬泵轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?fù)p壞,所以只能送到制造單位修理。20**年6月,1#液氬泵經(jīng)過(guò)修復(fù)后再次投入使用。到目前為止,1#液氬泵已連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)近兩年時(shí)間,沒(méi)有發(fā)生大的故障?？偨Y(jié)這兩年來(lái)使用液氬泵的成功經(jīng)驗(yàn),主要有以下4點(diǎn)∶

(1)在使用中,嚴(yán)格按照液氬泵使用說(shuō)明書(shū)中的參數(shù)表和運(yùn)行曲線(xiàn)開(kāi)展操作,定時(shí)檢查和記錄泵的進(jìn)、出口壓力和電流等參數(shù),并依據(jù)進(jìn)、出口壓力差估算流量,以便合理調(diào)節(jié)出口閥開(kāi)度,滿(mǎn)足工況要求。

(2)堅(jiān)持開(kāi)展操作人員的點(diǎn)檢制度和維修人員的巡檢制度,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如泄漏、振動(dòng)和噪聲等異常情況并及時(shí)處理,防止故障擴(kuò)大。

(3)定期切換備用泵運(yùn)行,對(duì)運(yùn)行泵開(kāi)展加溫吹除,減少流通阻力,使其恢復(fù)泵和管網(wǎng)原有的輸出特性,以便再次使用時(shí)獲得較理想的運(yùn)行工況。

(4)在切換泵操作時(shí),嚴(yán)格按照規(guī)定的開(kāi)、停泵操作程序操作,不允許簡(jiǎn)化操作,特別是在啟動(dòng)泵前的預(yù)冷階段,前10分鐘預(yù)冷度不可太大,防止凍壞機(jī)件和管件的連接螺栓。另外還要強(qiáng)調(diào)