单级离心泵检修

摘要:本设计从离心泵的基本工作原理出发,进行了一系列的设计计算。考虑离心泵基本工作性能,流量范围大,扬程随流量而变化,在一定流量下只能供给一定扬程(单级扬程一般10~80m)。本设计扬程为50m,泵水力方案通过计算比转数( n =675)确定采用单级单吸结构:通过泵轴功率的计算确定选择三相异步电动机:由设计参数确定泵的吸入、压出口直径;通过叶轮的水力设计确定叶轮的结构以及叶轮的绘型:设计离心泵的过流部件,确定吸入室为直锥形吸入室,压出室为螺旋形压出室;设计轴的结构及进行强度校核:确定叶轮,泵体的密封形式及冲洗,润滑和冷却方式:通过查标准确定轴承,键以及联轴器,保证连接件的标准性。从经济可靠性出发,合理设计离心泵部件,选择标准连接件,保证清水离心泵设计的安全性,实用性,经济性。

关键词:离心泵工作原理 水力方案设计 叶轮和过流部件设计 强度校核:密封设计 键、轴承的选择

本人自2018年进厂，一直从事检修工作。工作岗位负责全厂除压缩岗位以外的所有动、静设备的检修和维护工作。

在此，我主要阐述动设备单机离心泵的检修。

离心泵的工作原理：它是利用高速旋转的叶片或者叶轮带动液体，将液体甩出，是液体获得动能增量，从而达到输送液体的目的。它主要由五个部分组成：叶轮，蜗壳，泵轴，轴承，轴封装置组成。

叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要做静平衡实验，叶轮的表面要求光滑，以减少液体的摩擦损失。

蜗壳把叶轮密封在一定的空间，由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效的转换为静压能。

泵轴是把电动机的转矩通过联轴器传给叶轮，它是传递机械能的部件。

轴承的作用是固定轴的位置，并支撑轴，使轴转动平稳。

轴封装置的作用是阻止蜗壳内的液体向外泄露。

以下叙述的是工作中遇到的三起离心泵的检修故障与解决方法。

在叙述之前，我说下离心泵的密封形式主要有填料密封和机械密封，在此主要讨论的是机械密封。它的泄露点有密封端盖与泵体间（主要靠两端面之间的O型环密封），轴与轴套之间（包含有3个：轴肩，轴套和叶轮的端面，锁母和叶轮的端面，这3个部位都可以加四氟乙烯垫进行密封），动环与轴套之间（包含2个密封点：动、静环的接触面和静环安装时用的O型环）。

① 2018年秋天我们班接到一个检修任务，更换GA205热水泵机械密封。该泵的参数如下：轴承箱用46号防锈透平油，电机功率30kw, 电机转数1450rpm,电流57A；泵设计流量190立方米每小时，设计压力0.3Mpa，运行温度85°C。

早上接到任务后到下午更换完毕试泵发现泵机械密封仍然滴露，对尿素装置来说，肯定不合格,它的要求是无泄漏。然后换人继续处理，结果还是一样,技术员也是一愁莫展，没修好只能继续干。我和另外两位同事也参与进来，拆开后对各个部位逐项进行检查，检查结果:各个泄露点的垫子都完好无损，轴套和轴的配合比较紧，空轴套的台阶端面到达工作位置轴肩处要靠铜棒轻轻敲击才能贴紧（由于原轴套磨损严重已无法使用，此次用的是新轴套）。处理办法:用砂纸打磨轴套内径，使轴套不借助任何外力就可以轻松进入工作位置。处理好后，回装试泵。试开10分钟泵运行良好，泄露问题消除。

分析:当泵运行时，机械密封的弹簧压缩量在60%~80%，这时，动环和静环的密封面作相对旋转运动并且两接触面有相互作用力。我们知道，机械密封运行时它的弹簧可以自动找正运行，当轴套和轴有点过盈配合，在加上轴本身也有弯曲度，这时，轴套的旋转弯曲度超出机械密封弹簧的自动找正范围，就发生滴漏现象。

② 2018年某天接到更换GA204熔融尿素泵机械密封任务。该泵一直存在的问题是正常运行时无泄漏，当尿素装置停车时，就发生泄露。该泵的运行参数如下：轴承箱使用46号防锈透平油；电机功率76kw，转速3000rpm，电流133A；泵设计流量62立方米每小时，设计压力1.5Mpa，工作温度138摄氏度。

由于该泵运送的物料是尿液，尿液在温度低时会冷却结晶，所以该泵体有夹套，夹套内走的是蒸汽，可以防止涡壳内尿素结晶。对泵出现的问题，工艺人员认为正常运行时，泵壳内的尿液是液体，当停车时，由于停蒸汽，里面的尿液就会结晶，这时动环和静环表面就会有结晶体，当手动盘车时，结晶体由于是固体就会损伤动、静面。当我们拆下泵时，发现与锁紧螺母连接的叶轮端面有点状腐蚀，且有半个指甲盖大小面积区域凹陷。

处理方法:更换叶轮（也可以到机加车间车掉缺陷部分，使端面达到平整度要求），回装试机，运行良好。后续追踪，该泵修后经历3次停车，均无泄露。

分析，该泵的泄露点是在轴套内端面，该处泄露有关联的密封点有三个:轴肩，轴套和叶轮的接触面，锁紧螺母和叶轮的接触面。由于该泵轴套的键槽是通键槽，也就是说轴套内抬阶和轴肩接触接触面已不是全环接触，此处加密封垫已不起作用。此时，剩下两个密封点。由于和螺母连接的叶轮端面有瑕疵该处密封失效时，尿液会进入叶轮键槽，我们知道，轴套的内键槽和叶轮的内键槽共用的是一个键，所以尿液就会顺着键槽一直窜进轴套内而发生泄露。

③ 2019年12月，我们接到压机岗位检修U_5504冷凝液泵的任务。该泵的运行参数是：轴承箱使用46号防锈透平油；泵设计流量160立方米每小时，设计压力，进口0.01Mpa，出口0.6Mpa， 运行温度进口50摄氏度。

该泵问题是震动大需要更换轴承和轴套，该泵是垂直安装属于立式泵。由于该泵轴承长度达到5米，而且叶轮和轴大部分都在水中工作 。所以基座以上用的是轴承。基座以下用尼龙套来代替轴套，它主要是承受径向力，以保证轴的径向跳动值在正常范围。尼龙材质的优点是不生锈，耐磨。我们根据检修质量数据，尼龙套和泵轴有0.10mm的间隙。修好后，盘车灵活无卡涩。回装，当紧固好泵的基座螺栓后，手动盘车发现泵盘车紧，过20分钟再手动盘车时，泵已盘不动。然后拆下泵，重新对各配合部位进行测量，没有发现问题。然后我们就询问工艺操作人员，期间了解到该泵运行时水温快100摄氏度。我们就猜测是不是轴套内外圈膨胀后和轴抱死。抱着这个猜测，我们把轴套放到一个桶里，桶里到满开水，经过15分钟后发现这个尼龙套材质膨胀量非常大，根据计算，在机加车间重新加工，使轴套和轴的间隙达到0.35mm，去掉膨胀量0.25mm,刚好运行时有0.10mm间隙。回装、试机，泵运行良好。

总结：通过以上3个检修事例的简单描述，我们懂得离心泵无论大小，它的结构原理相似，只要我们认真对待，严格按技术要求参数进行检修，都能圆满完成检修。咱们现实存在的现象：换机械密封时，大部分员工图省事，动环座就按原来的位置进行安装，这样一般也不会泄露，如果遇到一直有问题的泵，或者更换的备品备件和原来的有差别，这样的修理肯定不会解决原有的问题。所以我们要对装配件进行仔细测量，如果发现尺寸差别过大，就要通过车床进行再加工，以满足装配要求，达到最佳配合。

对单机离心泵来说，有机械密封的泵相对复杂点，对于机械密封压缩量的调整我有两个办法，第一个方法，就是泵拆卸完后，用空轴套装在轴上，使轴套台阶和轴肩接触上，然后量轴头到轴套端面的垂直距离，记下数据A。然后按正常顺序装配泵，在安装叶轮之前，量下轴头到轴套端面的距离B（注意，用手按轴套端面能感觉轴套被压下去，手松开自动回弹，这时就可以测量)，用A减去B所得到的尺寸就是压缩量，这个尺寸在弹簧总压缩量的60%到80%之间就算标准。第二个方法是直接测量法，就是装上静环，复位静环座，里面的轴套别装，在装上静环的连接组件，然后用深度尺测量轴头到静环端面的距离A。拆下静环组件，把装有动环的轴套装在轴上，使轴套内台阶和轴肩贴紧，测量轴头到动环端面的距离B。用B减去A得到的尺寸就是机械密封的压缩量，如果没有达到标准，就在轴套上调节动环的位置使B减去A的尺寸达到要求就可以。对于拆装困难或者大泵，第二种办法明显好用。在实际工作中同事也有感触。

通过本次总结，我个人认为离心泵的检修只要把握3点技术参数就能保证它能良好运行，一个是机械密封和填料密封的技术要求；一个是轴承窜量的调整，一般要求有0.15mm左右的窜量就可以了，这个还要根据现场运行的环境和泵的制造要求做调整；还有就是联轴器的对中要求，这个要求有轴向和径向之分。关于这两项如果轴向因为地角螺丝的缘故无法保证精确，就必须要保证径向尺寸达到技术参数要求。

来源：哈利波特443