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自吸泵可靠性研究与设计

文章作者:何氏高温油泵   发布时间:2016-03-14
计算自吸泵可靠性时可将自吸泵看作一个系统,将自吸泵分成叶轮、导轮(壳体)、轴、密封、轴承、联轴器、电机、螺栓、轴销或键等部件单元。对自吸泵来说,如果上述任何一个单元或部件失效,自吸泵就失效。因此自吸泵与上述单元或部件组成了一个串联系统。

可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史,以电子产品可靠性设计为先导的可靠性工程已形成一门独立的学科。而对泵的可靠性研究起步较晚,随着化工、航天和航海等场合对泵的可靠性要求的提高,国内外有关专家和学者已经开展了一些工作,即在可靠性分析的基础上对水力兼容性、支撑结构、密封系统、耐腐蚀材料、轴向力平衡等方面采取了一些改进措施。
  1、自吸泵的可靠性分析方法
  计算自吸泵可靠性时可将自吸泵看作一个系统,将自吸泵分成叶轮、导轮(壳体)、轴、密封、轴承、联轴器、电机、螺栓、轴销或键等部件单元。对自吸泵来说,如果上述任何一个单元或部件失效,自吸泵就失效。因此自吸泵与上述单元或部件组成了一个串联系统。
  部件的可靠性数据可靠的来源为大量可靠性试验和现场统计数据,但由于受时间和成本的限制,在很多情况下应从有关标准和相关资料中选取。由于化工设备可靠性资料的缺乏,总是有一些零部件的可靠性资料无法获得,这就需要研究人员利用相关资料和经验去估计。预测的方法主要有故障模式及影响分析法(FMEA)和故障树分析法(FTA)。
  有了泵各个部件的可靠性数据,可根据串联系统可靠性的计算方法得到泵的可靠性数据。
  2、提高可靠性的途径
  为了提高泵的可靠性,就要设法延长泵的使用寿命,减少故障出现的可能性,显然,这些与水力设计、结构设计密切相关。
  2.1、水力模型的改进
  自吸泵比转速较低,设计时为了获得较高的效率,容易出现驼峰型HQ曲线。为了提高泵运行的可靠性,应设法消除HQ曲线上的驼峰。许多水泵科技工作者在这方面做了大量的理论分析与试验研究工作,诸如设置形成预旋的前导叶、减少叶片数、选取较小的叶片出口角、选取适当的叶轮出口宽度等。
  研究表明,叶片数的减少对消除驼峰是很有效的,许多研究成果均推荐4~5片。但又有一些试验证明,叶片数少会增大叶片负荷,使初生汽蚀过早出现。为了改善初生汽蚀,叶轮叶片数不宜过少,《自吸泵汽蚀判据选择和叶轮设计方法探讨》建议以6~7片为宜。
  2.2、支撑结构的改进
  泵的轴承把旋转部件保持在正确位置上,其大小能承受泵中产生的径向力和轴向力。通常对轴承选择未提出要求,但轴承结构中某些细节却能提高泵的可靠性,例如,保持架的主要用途是防止相邻的两个滚动件直接接触摩擦生热,则应根据实际情况正确选用。
  2.3、密封系统
  轴封是影响泵可靠性的主要部位。化工泵的传统式轴封结构主要有填料密封、机械密封、水力动力密封等。
  填料密封由于结构简单、换方便、价格便宜等优点而广泛用于各种化工泵上,但密封不十分可靠,且功耗较大。机械密封密封效果好、功耗低,但安装拆卸不方便、价格昂贵。水力动力轴封实际上是水力动力轴封与停车轴封的结合,这种装置不需要经常维修,适合长时间连续运转。
  传统式轴封结构并未从根本上解决轴封泄漏的本质问题。《化工自吸泵的新结构研究》提出了一种新型轴封结构,解决了长期困扰化工自吸泵轴封泄漏严重、轴及轴承寿命短这两大难题。《碱泵选型的改进》提出了另一种设计,即泵在碱介质中同样具有泄漏量少、寿命长的优点,使碱泵达到了无泄漏运转。
  2.4、轴向力平衡装置
  对于多级自吸泵,如果不是等量叶轮相背布置来平衡轴向力,就必须有轴向力平衡装置,不是平衡鼓,就是平衡盘。根据调查显示平衡鼓的故障率较小,不过采用平衡盘同样也能保证可靠性。
  另外,建议平衡盘的设计承载能力好要有充分的裕量,以保证满足密封环发生磨损后作用在叶轮上的轴向力逐渐增长的需要。

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