浅谈螺杆泵的故障分析与处理

2023-03-01

引言

螺杆泵是一种容积式转子泵, 它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的, 它的压力决定于与它连续的管路系统总阻力。其具有流量和压力脉动很小, 噪声小, 寿命长, 有自吸能力, 而且结构简单紧凑等特点。它对系统的动态性能、工作稳定性、工作寿命和噪声等都有直接影响, 因此我们在实际的“管、维、用、检”等方面都必须予以重视。

一、基本工作原理和特点

当螺杆转动时, 吸入腔一端的密封线连续地向排空腔一端做轴向移动, 使吸入腔的容积增大, 压力降低, 液体在差压的作用下沿吸入管吸入腔。随着螺杆的转动, 密封腔内的液体连续而均匀地沿着轴向移动到排出腔, 由于排出腔一端的容积逐渐缩小, 即将液体排出。它具有流量和压力脉动很小, 噪声小, 寿命长, 有自吸能力, 而且结构紧凑简单等特点。一般情况下, 设备在使用过程中, 为防止由于某种原因 (例如排出阀门未打开) , 使泵链接管路的阻力突然增加, 以致泵的压力超过允许值而损坏原动机, 必须给螺杆泵配置安全阀, 或采取其他保护措施。

二、结构特点和应用范围对比

螺杆泵有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等结构类型, 其特点依次如下:

单螺杆泵出口压力一般低于4MPa, 特殊情况下可达10MPa, 流量一般在0.3-40m3/h, 可以输送的介质一般可含有固体颗粒, 有腐蚀性的液体, 粘度范围大的特点。其泵体内衬套常用橡胶制作, 螺杆与衬套形成的工作容积大, 密封性较好。

双螺杆泵出口压力一般低于1.5MPa, 特殊情况下可达8MPa, 流量一般在0.4-400m3/h, 可以输送的介质一般可含有微小固体颗粒, 有腐蚀性的液体, 粘度范围大的特点。其螺杆与螺杆, 螺杆与泵体不接触, 有一定的间隙, 因此密封性较差。

三螺杆泵出口压力一般低于20MPa, 特殊情况下可达40MPa, 流量一般在0.6-600m3/h, 可以输送的介质一般不含有固体颗粒, 无腐蚀性的润滑性液体, 粘度范围大的特点, 其螺杆与螺杆, 螺杆与泵体不接触, 相互间的间隙很小, 密封性好。

三、使用、维护和检修中注意事项

设备在使用过程中, 一般我们要求操作人员, 在认真落实好设备巡回检查制和设备“十字”作业的前提下, 详细记录检查轴封泄漏情况、监测轴承使用温度和振动、观察各部位螺栓紧固情况和冷却水、油封系统使用情况等。设备在维护与检修作业中, 在认真落实好“两书一表”的基础上, 按照“四有一卡”的工作要求, 严格执行相关的技术标准和规程, 加强与设备使用单位操作人员的信息沟通与交流, 准确判定设备使用中出现的故障, 并及时处理。

在设备检修作业中, 我们应注意的安装事项有:1、螺杆轴线直线度直径的0.05mm;螺杆顶与泵体间隙为0.14-0.33mm;螺杆啮合时齿顶与齿根间隙为0.14-0.33, 法向间隙为0.12-0.25mm。2、滚动轴承外圈与轴承压盖的轴向间隙为0.02-0.06mm;滚动轴承采用热装时, 加热温度不得超过100℃, 严禁用火焰直接加热;滚动轴承的滚子和内外滚道表面不得有腐蚀、坑疤、斑点等缺陷;滑动轴承的衬套和轴的配合间隙为轴颈直径的万分之一到万分之二。3、压盖与轴的间隙应为0.4-0.5mm。4、联轴器断面间隙为2-4mm;弹性联轴器对中时, 径向圆跳动为0.1mm, 断面圆跳动为0.08mm;爪式联轴器对中时, 径向圆跳动为0.12mm, 端面圆跳动为0.1mm。5、齿轮啮合侧间隙为0.08-0.1mm。

四、故障分析与处理

目前, 采油作业过程中主要以单螺杆泵为主, 正确判断和处理设备中出现的各种故障, 对我们的生产安全平稳运行将起到一定的作用。其主要故障可以归纳为五大类:

1. 流量不足或输出压力太低

此类故障引起的原因可能是吸入压头不够, 泵体或管线漏气, 或入口管线或过滤器堵塞或螺杆间隙过大;可以通过增高液面, 进行堵漏处理, 或进行清理, 或更换螺杆排除故障。如果是变频电机驱动, 还可以调整电机工作频率来验证是否是衬套磨损。而机泵轴封泄露引起的流量不足或输出压力降低可直接直观判断确定。

2. 运转不平稳, 输出压力太低

此类故障引起的原因可能是联轴器对中不好, 轴承磨损或损坏, 或泵壳内进入杂物或同步齿轮磨损或错位, 以及地脚螺栓松动;可以采取的措施有重新对中联轴器, 更换轴承, 或清除杂物, 调整、修理或更换, 以及紧固地脚螺栓等。

3. 油封泄损过多

此类故障引起的原因可能是机械密封安装不良, 机械密封零件损坏, 油封压力太低, 或轴颈磨损, 以及填料烧坏;可以采取的措施有更换已损零件、调整封油压力、更换填料。

4. 电机过载

此类故障引起的原因可能是泵壳内进入杂物, 出口压力过高或电流表失灵以及配置比例不合要求等;可以采取的措施有清理杂物, 调整溢流阀, 重新配置物料等。

5. 传动轴过热

螺杆泵的传输轴过热或电机轴承过热, 多数可能产生在摩擦生热导致, 其一是轴承缺少润滑油, 其二是可能机泵在没有载荷空转运行, 导致转子与定子的干摩擦生热。长时间的空运转会导致螺杆和腔体不可修复的损坏。因此螺杆泵在运行过程中必须保障润滑部位有足够的油脂, 且不宜过多。同时在出现泵体过热时应立即停泵检查, 严禁杜绝螺杆泵空运转。