多级离心泵振动、泄漏的问题分析

多级离心泵作为工业生产中流体输送的核心设备，其稳定运行直接关系到生产效率与作业安全。然而，在长期使用过程中，振动与泄漏问题时常出现，不仅会降低设备的运行效率，还可能引发更严重的故障，甚至威胁到整个生产系统的安全。如同安全阀校验是保障设备压力稳定、防范超压风险的关键举措，对多级离心泵振动和泄漏问题进行深入分析，找出根源并采取针对性的解决措施，也是确保设备长期可靠运行的重要环节。以下将围绕多级离心泵的振动与泄漏问题展开详细分析，为设备的维护与故障排除提供有力参考。

一、泄漏故障的主要诱因

1. 密封系统失效：机械密封的磨损、填料密封的松弛或老化均会破坏泵体的密闭性，尤其在高频振动工况下更易加速密封组件毁坏

2. 轴承结构损伤：轴承的异常磨损或轴向失衡会引发泵体震动，进而导致壳体变形或密封环位移，形成持续性泄漏路径

3. 介质温度超标：泵体材质的热膨胀系数与介质温度不匹配时，可能引发壳体或密封件的物理形变，破坏原有密封平衡

4. 流体动力间隙异常：叶轮与泵壳间隙因腐蚀或设计误差超出阈值时，高压流体将突破层间屏障形成喷射状泄漏

离心泵

二、故障排除与预防性措施

1. 密封系统重构：采用动态压力测试判定泄漏点，更换符合工况要求的机械密封或采用新型复合材料加固填料密封

2. 轴承性能恢复：通过振动频谱分析定位轴承损伤位置，选用抗疲劳轴承并优化轴向支撑结构

3. 温度梯度控制：安装实时温度传感器联动调节系统，确保介质温度始终处于泵体设计耐受范围内

4. 间隙参数校准：利用激光测距仪精确测量叶轮间隙，必要时通过更换叶轮或调整泵壳结构恢复 最优的 流体动力学状态

5. 全生命周期维护：建立泵体性能档案，定期更换易损件并监测电机谐波，通过预防性维护降低故障发生率

综合来看，多级离心泵的泄漏问题需结合流体力学、材料性能与机械动力学进行综合治理，操作人员应掌握泵体结构原理并严格执行标准化维护流程。

多级离心泵因其高扬程、中压力、大流量、稳定性好等特点在炼油化工企业得到广泛应用。

1、故障现象

该类泵投产以来，维修难度较高，故障现象多表现为泵体振动大，机械密封泄漏，多次振动速度达13mm/s以上，电机电流超标跳车。最初两次检修只拆开前后端盖检查轴承、机械封和出液端的平衡盘，更换了轴承和机械封的损坏部件，每次均发现平衡盘及平衡座端面有不同程度摩擦损伤，按经验将光刀回装后故障现象仍旧。后将整个泵体大修解体，检查所有零件，发现各级叶轮、导叶轮、轴套、平衡盘、平衡套及密封环都存在不同程度的磨损，泵轴弯曲，轴承座与泵轴的同轴度偏差较大。

2、原因分析

2.1多级离心泵存在较大轴向推力

每次检修拆开检查平衡盘，都发现其表面被擦伤，多为轴向推力过大而造成的。多级离心泵的轴向推力比单级离心泵大得多，如果设单级叶轮的轴向推力为FA，对同样尺寸的多级离心泵叶轮，其级数为i，则总的轴向推力为iFA，多级离心泵的轴向推力可在几十kN，甚至上百kN。它的轴向推力的平衡方法是采用平衡盘，其结构如图1。离心泵正常工作时，末级叶轮出口处压力P2通过径向间隙b后，泄漏到平衡盘中间室的液体压力降到平衡盘前的压力P1，液体再经过轴向间隙，压力降为P0，在平衡盘两侧由于压力差P1-P0的存在，作用在相应的有效面积上，便产生了与轴力方向相反的平衡力-FA。若因负荷的变化使轴向推力增大，当作用在平衡盘上的平衡还未改变时，轴向推力将大于平衡力，转子便朝吸入侧位移一段微小距离。此时，轴向间隙减小，泄漏的液体量将会减小。而径向间隙b是不变的，当泄漏量减小时，阻力损失减少，平衡盘前的压力P1升高。同时泄漏量减少也会使平衡室内的压力P0下降。这样在平衡盘两侧的压力差增大，平衡力增加。直到轴向间隙b0减少到使平衡力与轴向推力相等为止。反之亦然。

2.2叶轮密封环间隙的影响

检查中发现，叶轮的密封环间隙磨损较为严重，检修规程要求控制在0.3～0.44mm，而实际多数已达到1mm以上，有的间隙甚至有2mm。当密封环的间隙变大后使葉轮前盖板与泵腔内产生了径向流动，当有径向流动时，会改变泵腔内的压力分布，使前泵腔中液体压强减小。这是因为叶轮出口压力不变，液体在流动中必然产生附加压力。于是增大了轴向力。8个叶轮的密封环间隙都有较大磨损，单个叶轮的轴向推力也都增大了，而整台泵的轴向推力是8个叶轮轴向推力的迭加。而且导叶轮与叶轮之间的间隙也磨损增大，又进一步增大了轴向推力。整个轴向推力增大后，以前平衡盘的结构就不能完全抵消轴向推力了。

2.3零件的相互影响

密封环间隙及叶轮与导叶轮间隙磨损增大最终导致平衡盘磨损，这并不是一个单向的问题，泵体众多轴系零件之间的故障影响是相互的。泵轴弯曲，轴承座与泵轴的同轴度偏差，造成叶轮、导叶轮、泵壳、密封环、轴套的磨损，使泵体振动加大，轴向推力也增大，而平衡盘与平衡座也发生摩擦。反之泵体振动也会因平衡盘的摩擦而升高，从而使叶轮、导叶轮、密封环、轴套、轴承等零件的磨损加剧，故障进一步恶化。

3、处理措施

针对具体问题，作出了以下几方面的处理：第一，以前泵轴材质为316奥氏体不锈钢，实际运行中刚度不够，后改为强度和硬度更高的00Cr25Ni22Mo2奥氏体不锈钢以达到更好的刚度，加工新轴，确保其径向圆跳动以轴承处轴颈为基准不大于0.03mm。同时加工各级轴套予以更换。第二，将轴承座的内孔光刀后重新镶套，保证安装轴承后，轴承中心与泵轴的同轴度，减小振动，避免内部零件摩擦。第三，以前平衡盘与平衡套的材质也是316不锈钢，为了增强平衡盘的耐磨性，采用对其表面用压弧焊进行堆焊，焊条用硬度较高的00Cr25Ni22Mo2不锈钢。

4、工艺操作中应注意的问题

对于多级离心泵的操作，要注意一些问题。首先应避免频繁切泵，在启泵及切泵过程中，要注意防止泵的汽化。在启泵之前，为了防止进出口阀内漏而使介质在泵体气化或气蚀，造成平衡盘与平衡座、机封的动环与静环之间形不成液膜而发生摩擦损伤。所以启泵前引入介质后应充分排气，待泵体温度降下来后再启动泵运动。如遇泵启动后出口无压力，应立即停泵，排气充分后再启动。工艺操作要求平稳。

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