文献翻译-离心泵的故障分析

附录 1 离心泵的故障分析 摘要 离心泵故障按其产生的原因可以分成泵本身的机械故障、泵和管道组成的工艺系统存在的缺陷导致的泵出现异常振动、噪声等故障。后类故障原因比较隐蔽，不易查明。通过工作中遇到的几个实例，对工艺和管路系统设计问题导致的离心泵故障进行了分析，并提出了相应的对策。 to be of to a in to of of 关键词： 离心泵 机械故障 分析 真空度 1 离心泵吸入管路进气 由于气体密度远小于液体，气体通过叶轮流道时，所能得到的压头远小于液体通过叶轮流道时所得到的压头。在叶轮流道中的不同位置，压力分布不同，当液体中混有气体时，气泡在这种不均匀的压力作用下，先膨胀后压缩，产生了类似汽蚀的冲击，最后有可能会被压溃或破灭。叶轮受到激振力作用会剧烈振动并发出噪声泵出口压在 密闭系统中与液体一起循环流动，无法排出系统，如果系统中夹带的气体的量比较多，泵就会出现异常振动。密闭系统中气体来源主要有两个方面 : (l)系统本身设计不合理存在难以排气的死角，每次向系统中注入液体时这些死角区域残留有大量空气，而在循环时这些空气有可能被带入泵中。 (2)系统工作液体在长期工艺循环中产生不凝性气体由于系统缺少气液分离、排放措施不凝性气体在系统中积聚。如加热系统中的热媒等有机物在长期循环使用中会因氧化等原因产生气态物质。 在密闭系统中出现上述两种情况时，首先要尽快想办法排放系统中的气体， 其次要准确判断气体的来源杜绝气体在系统中的存在 ;不能杜绝的，要在系统中增加气液分离装置并定期进行排放。显然对于密闭循环系统，在系统的合适部位装设气体收集 (存系统压力转低点、和 (或、排放装置 (如系统管路的最高点 )加强巡检对系统进行定期排气是必不可少的 某干燥转鼓热媒加热系统 (如图 l)中的 1 台 H M 0506 卫型屏蔽泵在试车中发现泵体振动严重噪声大出口压力剧烈波动。排除泵本身有机械和电气故障后对整个热媒系统进行研究，发现该系统中的锦轮转鼓 (设备 l)无排气口系统充注热媒时，转鼓加热夹套中的空气 排不出来。开车时，空气被吸入屏蔽泵中造成故障。于是在锦轮转鼓上加装排气阀，在系统补加热媒时进行高位排气再起动屏蔽泵泵运转正常。 。 对于开放式循环系统，系统中产生的气体可以直接排入大气气体在系统中不会积聚。所以进入泵中的气体主要是由泵的进口管路从外界吸入的。因此发生这类故障时应着重对吸入管路进行检查。 如某冷冻水循环系统是一个开放系统，如图 2 所示其中的循环泵 (型号151 50 一 125 一 400，扬程为 45m，流量为 190m3/h)是 1 台单级单吸离心泵。运行中发现泵刚起动时并无异常起动约 开始出现周期性振动，出口压力表指针大辐摆动，严重时系统管架也随之晃动。经多次试验，均重复出现同样现象。经检查该泵运转部件没有问题。而且该泵供水的冷冻水箱液位高于泵体，吸入管路上水力损失很小，泵不会发生气蚀。排除诸因素后，考虑可能是泵运行中吸入了气体，遂对泵吸入管路进行重点检查，检查冷冻水箱时发现水箱 回水管管口正好位于泵吸入管管口上方，吸入管管口 速冲入池中的回水从液面夹带大量空气直冲泵 吸入口，使泵吸入大量空气，造成泵体振动。为此采取将泵吸入管向池内延伸 1 开水池回水口，结果消除了故障。 2 离心泵出口管路存在的气堵 在循环管路系统中，管路的较高处或较大的工艺阀门上部易产生气体的聚集。离心泵运行时在这些部位会形成气囊，液体流经这些区域时流动阻力增大，局部压力升高，压缩气体，气体体积减小，又使局部压力下降，周而复始，造成液体压力剧烈波动形成系统管路水击导致泵体振动。 这类故障多出现于系统刚开始运行，系统排气不充分的时候。合理地设计系统管路可以减少产生气堵。 3 工艺参数变化与泵的汽蚀 常见的引起泵汽蚀的因素主要有泵的安装福度不合理、吸 入管路的阻力损失太大或泵选型可适当、工作点不合理等。但在复杂的工艺系统中一台原本选型正确、工作稳定的离心泵也会因跳工艺参数的极端变化发生汽蚀。 3 1 吸入压力变化引发汽蚀 从泵的吸入液面到叶轮流道低压区列伯努利方程，可以看到当吸入液面上的压力减小时，叶轮入口的压力就降低，反之则上升。也就是说泵的抗汽蚀能力随液面压力增大而提高，随液面压力减小而降低。 由表 1 可以看出 临界循环系统在制冷系数、制热系数均偏低的前提下， 调 +热水祸合系统方案与传统工质空调系统 +电热水器方案相比全年总耗 电量减少了 年综合性能系数提高了 47 4 结论 (l)临界循环空调 +热水祸合系统结构紧凑，而且能够满足制冷、制冷 +热水、热水、制热、制热 +热水 5 种工况需求，可以有效提高系统利用率 ; (2)该祸合系统可以回收和利用 临界循环的排气热量，系统总体性能较高，在能源利用、环境安全和经济运行等方面都具有优势和潜力，具有广阔的应用前景。 附录 2 数控技术 先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制（ 在数控技术出现之前，所有的机床都是人工操纵和控制的。 在与人工控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有直接的关系。数字控制代表了从人工控制机床做出来的第一步。 数字控制技术意味着采用预先录制的、存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控机床，其上必须有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。 发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数字控制的机器比人工操纵的机器的精度更高、生产零件的一致性更好、生产速度更快、而且长期的工艺装备成本更低。数控技术的发展导致制造工艺中其他几项新发明的产生。 电火花加工技术 激光切割 电子束焊接 数字控制还使得机床比他们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。一台数控机床可以自动产生很多种类的零件，每个零件都可以有不同和复杂的加工过程。数控可使生产厂家承担那些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上是不 划算的产品的生产任务。 与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是 20 世纪 50 年代初在美国空军的资助下提出来的 。在其最初阶段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。 然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过计算。 在这个问题促使下，与 1959 年诞生了自动编程工具（ 言。这是个专门适用于数控的编程语言，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的形状和规定必要的运动。 的一大进步。最初的数控系统与今天应用的数控系统是有很大差别的。在那时的 机床中，只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上（后来它被塑料纸带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。然而，在数控发展的这个阶段还存在着许多问题。 一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。在机床上每加工一个零件，都需要将载有指令的纸带放入阅读机中重新运行一次。因此，这个问题变得很严重。如果需要制造 100 个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机 100 次。、易损坏的纸带显然不能承受严 酷的车间环境和这种重复使用。 这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用一系列的磁点来载有编程指令。塑料带强度比纸带强度要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而，它仍然存在着两个问题。 其中最重要的一个问题就是，对输入带中的指令进行修改是非常困难的，或者是根本不可能的。即使对指令程序进行最微小的调整，也必须中断加工，制作一条新带。而且带通过阅读机的次数还必须与需要加工的零件个数相同。幸运的是，计算机技术的实际应用很快解决了数控技术中与穿孔纸带 有关的问题。 在形成直接数字控制（ 个概念之后，可以不再采用纸带或塑料带作为编程指令的载体，这样就解决了与之有关的问题。在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线路连接到一台主计算机上。操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。当需要时，通过数据传输线路提供给每台机床。直接数字控制是在穿孔纸带和塑料带基础上的一大进步。然而，它也有着与其他依赖于主计算机的技术一样的局限性。当主计算机出现故障时，由其控制的所有机床都将停止工作。这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。 微处理器的发展为可编程逻辑控制 器和微型计算机的发展做好了准备。这两种技术为计算机数控的发展打下了良好的基础。采用术后，每台机床上都有一个可编程逻辑控制器或者微机对其进行数字控制。这可以使得程序被输入和存储在每台机器内部。它还可以在机床以外编制程序，并且将其下载到每台机床中。计算机数控解决了主计算机发生故障所带来的问题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。同一个程序可能要分别装入十个相互之间没有通信联系的微机中。这个问题正在解决之中，它是通过采用局部区域网络将各个微机连接起来，以利于更好地进行数据管理。 数控是可编程自动化技术 的一种形式，通过数字、字母和其它符号来控制加工设备。数字。字母和符号用适当 格式编码为一个特定工件定义指令程序。当工件改变时，指令程序就改变。这种改变程序的能力使 数控适合于中，小批量生产，写一段新程序远比对加工设备做大的改动容易得多。 控机床有两种基本形式：点控制和连续控制。点控制机床采用异步电动机，因此，主轴的定只能通过完成一个运动或一个电动机的转动来实现。这种机床主要用于直线切削或钻孔、镗孔等场合。图 20明了 一个点位控制运动从 X、 Y、 Z 坐标 2,0,0(点 a)到 0,1,3(点 d)的典型顺 序。在本倒中，三个伺服电动机同时式作，当到达各自轴的适当位置时，就分别停机。运动从坐标 2,0,0(点 a)开始，三个电动机一起动作，将主轴带 到 1,1,1(点 b)符近，此时 y 轴电动机停转。主轴续运动到 0,1,2(点c)此时轴 x 电动 机 停转 。 最 后， 主 轴 在轴 电 动 机带 动 下 运动 到0,1,3(点 d),完成运动 便宜的。 图 20点位控制运动和连续控制运动进行了比较。在连续控制时，三个电动机按一定的速度比倒连续 运转，形成从 A 到 D 的一条直线。连续控制的数控机床通常由计算机控制。 数控系统由下列组件组成：数据输入装置，带控制单元的磁带阅读机，反馈装置和切削机床或其它形式 的数控设备。 数据输入装置，也称“人机联系装置”，可用人工或全自动主法向机床提供数据，人工方法作为输入数据唯一方法时，只限于少量输入，人工输入装置有键盘、拨号盘，按钮，开关或拨轮选择开关，这些都位于机床附近的一个控制台上。拨号盘通常到一个同步解析器或电位订的模拟装置上。在大多数情况下，按钮、开关、和其他类似的旋钮是数据输入元件。人工输入需要操作者控制每个操作，这是一个既慢又单调的过程， 除了简单加工场合或 特殊情况，已很少使用。 几乎所有情况下，信息都是通过卡片、穿孔纸带或磁带自动提供给控制单元。在传统的数控系统中，八信道空孔纸带是最常用的数据输入形式，纸带上的编码指令由一系列称为程序块的空孔组成。每一个程序块代表一种加工功能、一种操作或两者的组合。纸带上的整个数控程序由这些连续数据单元连接而成，带有程序的长带子像电影胶片一样绕在盘子上，相对较短的带子上的程序可通过将纸带两端连接形成一个循环而连续不断地重复使用。带子一旦安装好，就可反复使用而无需进一步处理。此时，操作者只是简单地上、下工件。穿孔纸是在 带有特制穿孔符件的打字机或直接连到计算机上的纸带穿孔装置上做成的。纸带制造很少不出错，错误可能由编程、卡片穿孔或编码、纸带穿孔时的物理损害等开成。通常，必须要试走几次来排除错误，才能得到一个可用的工作纸带。 虽然纸带上的数据自动进给的，但实际编程却是手工完成的，在编码纸带做前，编程者经常要和一个计划人员或工艺工程师一起工作，选择合适的数控机床，决定加工材料，计算切削速度和进给速度，决定所需刀具类型，仔细阅读零件图上尺寸，定下合适的程序开始的零参考点，然后定出程序清单，其上记载有描述加工顺序的编码数控 指令，机床按顺序加工工件到图样要求。 控制单元接受和储存编码数据，直到形成一个完整的信息程序块，然后解释数控指令，并引导机床得到所需运动。 为更好理解控制单元的作用，可将它与拨号电话进行比较，即每拨一个数字，就储存一个，当整个数字拨好后，电话就被激活，也就完成了呼叫。 装在控制单元里的纸带阅读机，通过其内的硅光二极管，检测到穿过移动纸带上的孔漏过的光线，将光束转变成电能，并通过放大来进一步加强，然后将信号送到控制单元里的寄存器，由它将动作信号传到机床驱动装置。 有些光电装置能 以高达每秒 1000 个字节的速度阅读，这对保持机床连续动作是必须的，否则，在轮廓加工时，刀具可能在工件上产生划痕。阅读装置必须要能以比控制系统处理数据更快的速度来阅读数据程序块。 反馈装置是用在一些控设备上的安全装置，它可连续补偿控制位置与机床运动滑台的实际位置之间的误差。装有这种直接反馈检查装置的数控机床有一个闭环系统装置。位置控制通过传感器实现，在实际工作时，记录下滑台的位置，并将这些信息送回控制单元。接受到的信号与纸带输入的信号相比较，它们之间的任何偏差都可得到纠正。 在另一个称为开环的 系统中，机床仅由响应控制器命令的步进电动机驱动定位，工作的精度几乎完全取决于丝杠的精度和机床结构的刚度。在这个系统中，没有信息反馈到控制单元的自矫正过程。出现误动作时，控制单元继续发出电脉冲。比如，一台数控铣床的工作突然过载，阻力矩超过电机转矩时，将没有响应信号送回到控制器。因为，步进电机对载荷变化不敏感，所以许多数控系统设计允许电机停转。然而，尽管有可能损坏机床结构或机械传动系统，也有使用带有特高转矩步进电机的其他系统，此时，电动机有足够能力应付系统中任何偶然事故。 最初的数控系统采用开环系统。在 开、闭两种系统中，闭环更精确，一般说来更昂贵。起初，因为原先传统的步进电动机的功率限制，开环系统几乎全部用于轻场合，最近出的电液步进电动机已越来越多地用于较重的加工领域。 ne of in of is to C; of of is to to of of of of to a to be it be a as a to of it C to of in 1. 2. 3. 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