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一、轴承
1. 转子不平衡量过大
由于叶轮的材料在整个圆周方向不是均布,导致其质心不在中心线上。泵在运转过程中,由不平衡量产生的离心力加大了轴承的载荷,同时过大的不平衡量会导致泵的振动超标。而在强烈的振动条件下,轴承滚珠表面的润滑油膜失稳,轴承得不到有效的润滑和散热,产生失效。
一台渣浆泵SLZC200—630,在使用了6个月后,用户反映轴承温升过高,到现场解体后发现叶轮由于浆料结疤(见图2),其外径处静不平衡量达到了250 g,而图样规定的允许值为60 g。对原叶轮进行清洗,并重新做了动、静平衡试验。处理好的叶轮重新装配在原托架部件上,轴承仍采用原来的轴承。开机运转了4h后,轴承温度只上升了18 ℃,然后基本保持不变。
2. 此轴承组合方式主要是用圆柱滚子轴承承受纯径向力,四点角接触球轴承承受纯轴向力。考虑到四点角接触球轴承只承受纯轴向力,轴承体与四点角接触球轴承的外圈留有间隙。渣浆泵在使用过程中不断磨损,轴向力会不断加大。四点角接触球轴承的外圈与滚子之间的作用力越来越大。当两者之间的作用力大到一定程度后克服了外圈与轴承体的摩擦力时,四点角接触球轴承的外圈在滚子的驱动下产生转动,与轴承体在a处研磨并产生间隙。随间隙越来越大,转子发生窜动,轴承失效。
这里建议根据泵载荷的大小和转速,采用配对的角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承,结构形式如图4所示。转速高、载荷小的泵采用双列角接触球轴承;转速低、载荷大的泵采用双列圆锥滚子轴承,双列圆锥滚子轴承的工作转速不得超过其转速的0.6倍。
3. 轴承维护不当
轴承在工作一段时间后,随着润滑油的消耗,油位过低,轴承在工作过程中不能得到有效的润滑和散热,轴承温升过快烧毁。
对于稀油润滑的轴承部件,要求要在轴承体上设置视窗,能够方便观察油位,确保油位始终在设定范围之内,也可以采用恒位油杯对油位进行在线补偿。对于脂润滑的轴承部件,要每间隔2 000 h更换一次润滑脂,确保轴承始终在一个洁净的环境下工作。通过售后技术支持,发现轴承维护不当是轴承损坏的主要因素。
二、机械密封
渣浆泵输送的介质含固体颗粒,存在冲击、结疤、堵塞等破坏因素。渣浆泵机械密封的故障主要表现在动静环破裂、弹簧被颗粒堵死失效及密封圈腐蚀老化等。在选择渣浆泵配套机械密封时一定要认真考虑机械密封的材质和结构形式。
1. 机械密封材质
机械密封动静环的材质较为硬质材料。通常,碱性介质采用硬质合金,酸性介质采用碳化硅。对于碱性介质密封圈采用三元乙丙橡胶,但在装配过程中要避免密封圈与油脂接触;对于油性介质,密封圈采用丁腈橡胶。机械密封的金属零件则要根据输送介质的性质和温度选择相应的材质,通常机械密封金属件的材质要比泵过流部件的材质优一等级。
2. 机械密封结构形式
由于渣浆泵输送介质含有颗粒,渣浆泵的机械密封弹簧一定要采用保护结构或者弹簧外置,常用渣浆泵机械密封的结构如图5所示,确保弹簧不与介质接触,防止弹簧因颗粒堵塞失去弹性
三、泄漏
渣浆泵的泄漏主要原因:
1)单个零件不规范,没有按规定的压力进行试压,同时保压时间短,有瑕疵的零件没有检测出来。
2)泵整机组装时,其密封处装配不合格,整机没有按规定做压力检测,存在泄漏隐患。
渣浆泵的流部件一般采用高铬白口铸铁。这种材质具有硬度高、耐磨性好的特点,但容易出现一些铸造下次,比如裂纹、砂眼等,所以在装配前要对承压件进行单件压力试验。
四、轴
对于断轴的渣浆泵,进行轴尺寸强度核算,经验证其强度完全满足工况要求,断口处的金相组织也满足热处理要求。但在轴强度和金相组织都满足要求的情况下,出现断轴情况,这让我们很不理解。通过与用户了解,得知此泵的轴承也发生损坏,同时前后护套有明显摩擦痕迹,并龟裂。
经分析,其断轴原因主要是轴承损坏,其转子在轴向力的作用下前后窜动,与前后护板发生摩擦,轴承受的扭矩和弯曲应力急剧变大,同时还要承受轴向冲击,轴发生断裂。
通常,渣浆泵的轴径设计裕量充足,断轴的原因主要是外部因素造成的,在查找断轴原因时,除了轴本身,我们还要着重考虑泵运转过程中,轴受力的实际状况,尤其要检测转子与前后护套是否产生摩擦碰撞。
五、操作规范
在现场,发现一些不规范的操作和管路设置,对泵可靠性有很大的影响。比如通过进口阀门调节泵的性能参数;泵的出口管路载荷强加在泵的出口法兰上;泵长时间反转;不接冲洗管路及冷却管路等,这些都较易造成泵的损坏。
泵长期稳定的运行是随着正确的使用、操作和仔细的维护而增强和延长的。即使高品质的泵,如果在不恰当的操作下,其可靠性也难免差强人意。所以要求操作者在操作泵之前,要仔细阅读相关的产品安装使用维护说明书。
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