侯志广

(首钢股份公司迁安钢铁公司，河北唐山064404)

离心泵故障诊断及实例分析

侯志广

(首钢股份公司迁安钢铁公司，河北唐山064404)

以迁钢离心泵的实际运行情况为背景，通过举例分析了离心泵在工作过程中的典型故障及解决方案，为离心泵故障的诊断提供参考。

离心泵；故障诊断；频谱分析

1 引言

机械设备运行状态的优劣直接影响企业的经济效℃，冶炼系统中运行着很多离心泵这样的动力机械设备，由于受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，其性能逐渐劣化，威胁着自身和其它设备的正常使用。所以，提高离心泵的可靠性，一是提高离心泵设备本身的质量，使其在工作寿命内不发生故障；二是设备在运行过程中，对设备进行必要的检查和维修[1-10]。本文以迁钢离心泵的实际运行情况为背景，分析其在工作过程中的典型故障及解决方案，为离心泵故障的诊断提供参考。

2 离心泵常见故障

离心泵产生的故障种类很多，表现形式也多种多样，离心泵的常见故障一般可分为转子故障、轴承故障、联轴器故障、转轴横向裂纹故障等[11-14]。

(1)转子故障可分为以下几类：转子不平衡、转子不对中、转子弯曲、转子与定子摩擦，转子支承部件松动等故障。

(2)滚动轴承的主要故障形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏等。

(3)齿式联轴器故障主要是联轴器允许轴系存在一定的不对中，但对中量超过联轴器许用位移或联轴器内零件润滑不当，联轴器便会处于卡死状态，使转轴之间变为刚性连接引起振动。

(4)转轴裂纹故障，如各种因素造成的应力集中、复杂的受力状态、恶劣的工作条件及环境等，而且裂纹对振动的响应不够敏感，有可能发生断轴事故，因此危害是很大的。

3 故障实例及分析

迁钢公司二联合泵站二、三段高压冷却循环水量3250 m3/h，出铁场标高零米处压力1.1 MPa，主要供给炉体二、三段冷却壁用水，其冷却循环水系统见图1。

图1 二联合泵站冷却循环水系统

TS400-710B水泵4台，流量1369 m3/h，扬程134 m，额定功率710 kW，三用一备，DN700管道单进单出。此水泵额定转速为1450 r/s，转子的转速f=1450/60=24.17 Hz，分析频率为800 Hz，采样点数为1024点，则频率分辨率为2.0 Hz，回水进入压力回水井后再进入联合泵站热水池。

自2012年1月8日开始，通过对二联合泵站二、三段高压供水2#泵的连续监测，2012年3月26日水泵轴承出现振动值逐步增加趋势，其中水泵泵后轴承纵向超过了点检标准（臆0.08 mm/s）。典型测点趋势图及频谱图见图2。

图2 (a)水泵前轴V（H）

图2 (b)水泵前轴V（V）

图2 (c)水泵后轴V（H）

图2 测点趋势图及频谱图

由图2可以看出：

(1)通过连续监测发现，该离心泵振动值出现增大趋势；

(2)水泵后轴承位的振动值较之前轴承位的振动值大，且垂直方向大于水平方向；

(3)从时域波形上可以看出，其总体形状与正弦波较为相似。

(4)该水泵后轴V（V），30倍频率（725 Hz）占主要振动能量。在频谱图中出现高频成分，且在泵后V（V）频谱结构中以高频中占主要能量。

通过上述分析可知，该离心泵的振动具有一定的方向性，泵后纵向表现出很高的振动烈度，初步认为是由于转子零部件松动存在间隙或轴承有所磨损，造成转子不平衡振动。

鉴于以上现象，怀疑该水泵的泵后轴承可能存在故障，通过对该水泵进行解体检查，发现该水泵轴承磨损较为严重，经实测最大磨损为1.3 mm，振动超标即由于该轴承磨损严重，进而造成水泵转子不平衡运转。

公司根据检测结果，立即对该水泵的转子进行了更换，并于2012年3月进行试车运行72 h，发现水泵运行正常，达到正常运行状态。从现场检测的情况看，该水泵泵后振动较检修前大大降低了，且泵前振动也有所降低,见表1。

表1 检修后测试结果

4 结论

通过对以上案例的分析，可以看出，运用故障检测技术及时有效地对设备故障进行测试和分析，并相应的做出比较判断、制定维修策略对企业的安全生产起着重要的作用。而企业在离心泵运行管理及故障诊断方面还应该做到：(1)加大班组交接班管理的力度；(2)交班人要做到记录准确、完整，运行设备状况要记录清楚准确，接班人要认真检查确认，设备运行状况要向交班人接清楚，严格执行交接班规定。(3)重要设备加大巡检力度。(4)完善水泵在线监测设施及故障诊断系统。

[1]朱德恒.电气设备状态监测及故障诊断技术[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2]王飞.基于的船舶机械振动监测系统设计[J].中外船舶科技,2008, (4):8-31.

[3]孙树佳.离心泵故障诊断方法的研究综述[J].广州化工,2011,39(7): 39-40.

[4]陈长征,吴保民,李海文.300P15离心泵振动故障诊断及对策[J].化工机械,2000,27(4):228-229.

[5]赵鹏.离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现[博士论文].北京:华北电力大学,2011:3-4.

[6]洪君.基于HHT和DES理论的离心泵故障诊断方法研究[D].吉林:东北电力大学,2007:5-6.

[7]尹成红.离心泵的故障诊断方法及故障评定[D].大庆:大庆石油学院,2005:1-2.

[8]高金吉.基于矩阵判别筛选法的机械故障诊断专家系统[J].振动.测试与诊断，1998,18(2):120-124.

[9]JacoboVH,A.Ortiz,Y.Cerrud,et al.Hybrid expert system for the failure analysis of mechanical elements[J].Engineering Failure Analy原sis,2007,14(8):1435-1443.

[10]Arranz A.，A.Cruz，M.A Sanz-Bobi，et al.DADICC：Intelligent sys原tem for anomaly detection in a combined cycle gas turbine plant[J]. Expert Systems with Applications,2008,34(4):2267-2277.

[11]林°，杨新强.平台离心泵故障诊断及实例分析[J].凿岩机械气动工具,2011(1):45-47

[12][美]Igor J.Karassik等著.陈允中等译.泵手册(第3版)[M].北京：中国石化出版社，2002.

[13]刘晶晶.基于分形理论的离心泵早期故障诊断研究[D].江苏：江苏大学，2010.

[14]王涛，涂兴怀，于群.基于模糊技术的离心泵故障诊断专家系统的构建[J].流体传动与控制,2009(2):55-56.

Fault Diagnosis and Case Analysis of Centrifugal Pumps

Hou Zhiguang
(Shougang Qianan Iron and Steel Company,Tangshan,Hebei 064404,China)

With the actual operation state of the centrifugal pumps at Qianan Steel as the background and through taking examples,the typical faults of centrifugal pumps and treatment solutions during operation process are analyzed,to provide reference for fault diag原nosis of centrifugal pumps.

centrifugal pump；fault diagnosis；spectrum analysis

TH311

B

1006-6764（2014）11-0058-05

2014-06-26

侯志广（1981-），男，硕士研究生，给排水工程师，现从事供排水运行管理技术工作。