为什么大多数离心泵失效?BETVICTOR体育官网
如果你问维修和操作，他们会说泵的故障是由于机械密封和轴承问题，并按此顺序排列。BETVICTOR体育官网偶尔还会有断轴，这样会更有趣。
大多数泵故障的共同点可以归结为由于径向推力过大引起的轴偏转。再次蒸馏，过大的推力几乎总是泵在允许工作区域(AOR)外运行的直接结果。不为人知或不为人知的是，叶轮上不平衡的吸入载荷(不均匀接近)、不匹配的外形(叶轮与机匣)、转子不平衡和不正确的间隙也会产生过大的径向推力。在您的工厂中，您可能会遇到不同的泵故障。
无论泵的大小或类型如何，无论何时操作它，总有动态力需要管理，这些力统称为“总动态负荷”。总动载荷是整个泵中表现为径向和/或轴向载荷的所有力的总和。相对于轴中心线，有许多力以不同的角度和大小作用，可以通过矢量分析的过程来测量。与轴中心线成直角(法向)作用的合力为径向力。这个直角力也常被称为横向力。
泵设计人员应结合设计特点，减少和/或消除这些影响，以解决这些压力。就像机械、计算机软件和现实生活中的一切一样，总是要做出妥协。通常是为了效率和/或可靠性。
泵的径向推力是一个可以计算的值。设计师需要知道这个值，这样才能确定力和后续的应力水平。了解实际的应力水平和力是需要适当的大小轴和轴承。为了计算负载，您需要知道所测量的特定流量的开发头，以及液体的比重(SG)、乘数因子(K)和一些关键叶轮尺寸。注意，推力的大小将随套管几何形状、比转速(Ns)和泵在性能曲线上的位置(工作点)而变化(见公式)。值得注意的是，叶轮的宽度，也称为b2维，始终是一个主要因素;叶轮越宽，推力越大。注意，在计算径向推力的这种情况下，b2维包括叶轮叶冠的厚度，而通常不包括它。
径向推力的大小也可以通过操纵机匣/蜗壳的几何设计来减轻。由径向推力引起的轴偏转可以通过轴的设计特点和谨慎的轴承放置来减轻。
轴偏转
在径向力的作用下，没有明显跳动的完全平直的泵轴实际上可以在运行时弯曲，然后在泵静止时再次完全平直。由于轴是旋转的，合成的径向力只从一个“合成方向”推动轴，它将导致轴每转两次弯曲(偏转)。这些偏转以彼此180度旋转发生。因此，泵轴在3550转/分的转速下每分钟弯曲(偏转)7100次。为了强调我的观点，这将是每小时426,000次偏转或一年3,731,760,000次偏转(是的，37亿次)。
大多数泵轴都是为某种程度/水平的挠度和循环应力而设计的，但如果你的泵不断损坏轴，你应该不要责怪制造商，停止更换更坚固的材料。BETVICTOR体育官网您可以通过改变操作和/或选择套管和叶轮设计来减小径向力。
注意，如果叶轮失去平衡，这也会引起轴偏转。在这种情况下，我们将这种偏转现象称为“轴鞭”。此外，如果轴有弯曲，或者轴是套筒的，并且两个部分之间有偏心，这也会导致“轴跳动”问题。
这三个问题同时发生是可能的，也是很有可能的。即叶轮不平衡引起的“轴鞭”、轴弯曲引起的“轴跳”、径向推力过大引起的“轴偏转”，都可能同时发生。这些都是机械密封、轴承和轴的杀手。
我如何减轻轴偏转?
您可以采取的最重要的步骤是在允许的工作范围内操作泵。如果你不知道这个范围在哪里，可以问问制造商。一般情况下，在最佳效率点(BEP)两侧的流量偏差小于或等于10%是理想的，而在最佳效率点(BEP)以下的流量偏差为30%，在最佳效率点(BEP)以上的流量偏差为15%则会使可靠性系数不太理想。当泵在其BEP或附近运行时，轴偏转是在其最低点。由于许多原因，在BEP作业并不总是可行的，包括不正确的系统曲线计算，初始泵的选择不正确，或者系统曲线或操作要求从系统设计开始就发生了变化。
对于悬式端吸泵，研究泵轴刚度系数，也称为“L / BETVICTOR体育官网D”比。技术上这是轴的L3/D4比值，其中D是轴在径向轴承和叶轮中心线之间的截面上的直径，L是径向轴承到叶轮中心线的距离(长度)。本专栏的目的不是扩展推导或定义这个比率，但是有必要做一些注释。该比值由基础机械工程静力学和动力学课程中使用的经典悬臂梁挠度公式推导而来。因为它是一个比率，没有单位。把这个比例想象成高尔夫分数——也就是说，这个比例越低越好。对于相同的泵尺寸和型号，实心轴(较低的L / D比)将是比套筒轴更好的选择。如果您正在操作填料泵或使用组件式密封，则不能采用这种方法。大多数ANSI B73.1泵的制造商，作为一种选择，将提供更坚固的BETVICTOR体育官网轴在中等范围的动力框架。
蜗壳:关键部件
泵蜗壳因其环绕叶轮的螺旋形壳体而得名。蜗壳是泵中经常被遗忘，但仍然至关重要的部件。并不是所有的蜗壳设计都是一样的。蜗壳作为从叶轮流出的液体的收集和压力容器。套管还方便地将液体引导到排气法兰。泵的魔力发生在这个过程中，液体的速度能量传递的叶轮转化为压力能量在蜗壳。注意，蜗壳在水头的产生中没有任何作用，因为水头的产生完全由叶轮完成。
根据热力学和关于能量守恒的第一定律:能量既不能被创造也不能被毁灭，但它的形式可以改变。我们可以讨论它是伯努利方程还是欧拉公式，但我们同意将液体的速度能量转换为蜗壳内的压力能量。
运行中的理想蜗壳在其周长周围具有匀速轮廓，在泵设计点附近的流量(又名BEP)。匀速也产生了蜗壳周围的压力平衡。然而，随着流量在任何一个方向(流量多或少)离开BEP，所产生的压力在大小和径向力上增加。
单蜗壳
几乎所有公称套管直径小于或等于12英寸(30.5厘米)的单级离心泵都采用BETVICTOR体育官网单蜗壳设计。不同的制造商可能会在更大或更小的尺寸上做出这个关键决定。
给定一个具有单蜗壳设计的泵(一个通道和一个切割水或“舌”)，当你在任何一个方向上远离BEP时，合成的径向力将呈指数级增加。如果朝着关闭(流量较低)方向移动，则合力将在与切割水240度的一个方向上显现。如果你在曲线上向跳动方向移动得更远(流量更大)，合力就会反转方向，从第一个点开始出现180度角，也就是与切割水的60度角。您可以在检查泵故障的根本原因时使用此信息。
双蜗壳(又名双蜗壳)
一旦泵壳尺寸增加到直径超过12英寸(公称)，就需要通过其他方法来解决动态径向力，而不仅仅是更大的轴和更大的轴承(过于简化)。这是通过添加第二个切割水(舌)来实现的，因此，第二个和单独的通道，它也提供了一个独立的流向蜗壳的流，与第一个流成180度。第二蜗壳的加入显著降低了径向力。双蜗壳设计并不完美，因为从每个切水边缘到泵排出法兰的通道(通道)的长度是明显不同的长度。
扩散器
离心泵的扩散器放置在机匣BETVICTOR体育官网几年前是相当普遍的，特别是在多级泵。如果你不熟悉扩散式泵，很容易把它们想象成一个更高数量的蜗壳和切水。BETVICTOR体育官网在扩散器中有9或10个通道是很常见的。
扩压器将大大降低几乎所有流量下的径向推力水平。在效率上有一个小的权衡，因为增加的分流边(切水)数量，以及大量通道中的额外摩擦，呈现出寄生载荷。
在过去的50年里，工业市场已经用径向力的降低，以及扩散泵的可靠性，来换取蜗壳泵较低的初始成本。BETVICTOR体育官网一个扩散泵将更昂贵，否则相同的泵在蜗壳设计，因为扩散器是铸件，难以制造。
目前，扩散泵用于高能应用，如发电厂锅炉给料和多级API 6BETVICTOR体育官网10炼油厂和蒸馏服务。扩散式叶片在垂直涡轮泵设计中仍然经常使用。
特殊的外壳
单蜗壳和双蜗壳共享一个几何形状，其中蜗壳的中心从叶轮的中心偏移。因此，相应的流动路径是一个发散喷嘴的形状。一个蜗壳开始作为一个小通道(环空)，并不断增加的横截面积，直到它达到最大横截面积在排气法兰。这种设计使泵的效率更高，但当流量从BEP的任何一侧离开时，会导致较高的径向推力负荷。
有时你需要一个泵，可以处理低流量，但保持高扬程的关键工艺原因。例如，你可能需要700到850英尺的水头，但流速只有50加仑/分钟(gpm)。这种应用将杀死相同尺寸的泵在一个标准的蜗壳设计。大多数制造商将提供具有同心蜗壳的泵，使这种高扬程、低流量条件BETVICTOR体育官网成为可能，而不会导致泵死亡，或者正如你现在所知道的那样，因径向推力而死亡。代价是降低效率和提高噪音水平。其优点是可靠性。
同心蜗壳，也称为非膨胀蜗壳，其中心线与叶轮中心线一致;因此，叶轮周围的环空(流体通道)在其截面积上是一致的。叶轮设计的不同之处在于它将具有高团结度和低比转速的径向叶片。
如果你经常遇到泵的问题，而且不知道为什么，可能是径向推力的问题。在妄下结论之前，请先确认吸入和排出阀是否打开。