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自吸泵可靠性研究與設計

文章作者:何氏高溫油泵   發布時間:2016-03-14
計算自吸泵可靠性時可将自吸泵看作一個系統,将自吸泵分成葉輪、導輪(殼體)、軸、密封、軸承、聯軸器、電機、螺栓、軸銷或鍵等部件單元。對自吸泵來說,如果上述任何一個單元或部件失效,自吸泵就失效。因此自吸泵與上述單元或部件組成了一個串聯系統。

可靠性工程的誕生已近半個世紀的曆史,以電子産品可靠性設計為先導的可靠性工程已形成一門獨立的學科。而對泵的可靠性研究起步較晚,随着化工、航天和航海等場合對泵的可靠性要求的提高,國内外有關專家和學者已經開展了一些工作,即在可靠性分析的基礎上對水力兼容性、支撐結構、密封系統、耐腐蝕材料、軸向力平衡等方面采取了一些改進措施。
  1、自吸泵的可靠性分析方法
  計算自吸泵可靠性時可将自吸泵看作一個系統,将自吸泵分成葉輪、導輪(殼體)、軸、密封、軸承、聯軸器、電機、螺栓、軸銷或鍵等部件單元。對自吸泵來說,如果上述任何一個單元或部件失效,自吸泵就失效。因此自吸泵與上述單元或部件組成了一個串聯系統。
  部件的可靠性數據可靠的來源為大量可靠性試驗和現場統計數據,但由于受時間和成本的限制,在很多情況下應從有關标準和相關資料中選取。由于化工設備可靠性資料的缺乏,總是有一些零部件的可靠性資料無法獲得,這就需要研究人員利用相關資料和經驗去估計。預測的方法主要有故障模式及影響分析法(FMEA)和故障樹分析法(FTA)。
  有了泵各個部件的可靠性數據,可根據串聯系統可靠性的計算方法得到泵的可靠性數據。
  2、提高可靠性的途徑
  為了提高泵的可靠性,就要設法延長泵的使用壽命,減少故障出現的可能性,顯然,這些與水力設計、結構設計密切相關。
  2.1、水力模型的改進
  自吸泵比轉速較低,設計時為了獲得較高的效率,容易出現駝峰型HQ曲線。為了提高泵運行的可靠性,應設法消除HQ曲線上的駝峰。許多水泵科技工作者在這方面做了大量的理論分析與試驗研究工作,諸如設置形成預旋的前導葉、減少葉片數、選取較小的葉片出口角、選取适當的葉輪出口寬度等。
  研究表明,葉片數的減少對消除駝峰是很有效的,許多研究成果均推薦4~5片。但又有一些試驗證明,葉片數少會增大葉片負荷,使初生汽蝕過早出現。為了改善初生汽蝕,葉輪葉片數不宜過少,《自吸泵汽蝕判據選擇和葉輪設計方法探讨》建議以6~7片為宜。
  2.2、支撐結構的改進
  泵的軸承把旋轉部件保持在正确位置上,其大小能承受泵中産生的徑向力和軸向力。通常對軸承選擇未提出要求,但軸承結構中某些細節卻能提高泵的可靠性,例如,保持架的主要用途是防止相鄰的兩個滾動件直接接觸摩擦生熱,則應根據實際情況正确選用。
  2.3、密封系統
  軸封是影響泵可靠性的主要部位。化工泵的傳統式軸封結構主要有填料密封、機械密封、水力動力密封等。
  填料密封由于結構簡單、換方便、價格便宜等優點而廣泛用于各種化工泵上,但密封不十分可靠,且功耗較大。機械密封密封效果好、功耗低,但安裝拆卸不方便、價格昂貴。水力動力軸封實際上是水力動力軸封與停車軸封的結合,這種裝置不需要經常維修,适合長時間連續運轉。
  傳統式軸封結構并未從根本上解決軸封洩漏的本質問題。《化工自吸泵的新結構研究》提出了一種新型軸封結構,解決了長期困擾化工自吸泵軸封洩漏嚴重、軸及軸承壽命短這兩大難題。《堿泵選型的改進》提出了另一種設計,即泵在堿介質中同樣具有洩漏量少、壽命長的優點,使堿泵達到了無洩漏運轉。
  2.4、軸向力平衡裝置
  對于多級自吸泵,如果不是等量葉輪相背布置來平衡軸向力,就必須有軸向力平衡裝置,不是平衡鼓,就是平衡盤。根據調查顯示平衡鼓的故障率較小,不過采用平衡盤同樣也能保證可靠性。
  另外,建議平衡盤的設計承載能力好要有充分的裕量,以保證滿足密封環發生磨損後作用在葉輪上的軸向力逐漸增長的需要。

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