原创 董建安 泵友圈 2023-12-21 08:29 发表于北京摘要：泵系统故障的产生原因和解决方法各不相同，需要根据具体情况进行诊断和解决。针对某水厂泵组故障进行了深入分析，并提出了相应的改进措施，以提高设备运行效率和设备备用率，从而节约运行资金。供水企业的主要用能设备为供水泵组，由于其安装使用条件各异，故障也不同。在泵系统中，常见的故障包括泵不吸水、泵不能启动、流量不足、扬程不足、噪音过大、气蚀、泄漏、机械故障等。泵系统故障的产生原因和解决方法各不相同，需要根据具体情况进行诊断和解决。对泵组故障进行准确判断不仅节约维修费用,减少故障发生率还节约了运行电耗，提高系统可靠性。本文对某水厂泵组故障进行了深入分析，并提出了相应的改进措施，以提高设备运行效率和设备备用率，并且节约运行资金。
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项目情况简介
应某水厂的邀请，于11月中旬对其供水泵房部分泵组叶轮和泵壳的损坏情况进行了实地调研，在与当地相关技术人员进行深入交流后，我们了解到该项目很多泵组都存在类似的问题。本次实地调研的主要工作安排如下：首先，我们对供水泵房的工艺运行情况以及1-4#泵组的运行状况进行了详细了解。其中，1#泵组因维修需要已经进行解体。我们对2#泵进行了性能测试，该泵组与已经损坏的3#泵组型号相同。此外，我们还对4#泵进行了性能测试，该泵组的性能严重下降，叶轮也曾经遭受严重气蚀。在实地考察结束后，我们对所发现的问题进行了深入的讨论和分析。这些问题包括测试结果、测试分析、发现问题、问题原因分析以及针对问题的补救措施等。同时，我们也提出了一些改善泵组性能的建议，希望能为解决该项目的问题提供帮助。
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问题鉴别、原因分析及建议
本供水项目旨在为城市西区提供供水服务，原先计划对西区泵组进行高压和低压分供，然而由于某些原因，这一方案未能得到实施。目前，仍然实行高压和低压统一的供水方式，但是向西区高压区和低压区供水的清水池并不相同，同时它们的水池水位也存在差异。现有的西区供水泵组是根据最初高压和低压分供的工况进行选型的，然而在当前的工况下运行，部分泵组出现运行偏离工况、能量浪费及叶轮气蚀的情况。提供了出现问题的泵组的列表，这些泵组在系统运行中出现问题。本列表仅包含出现问题的泵组，不包含正常运行的其他泵组。
该泵组在最初发生气蚀时的叶轮直径为D2=482mm。然而，由于外部供水条件的变化，白天管网压力降低，导致叶轮直径减小为D2=459mm。这种变化有效地降低了该水泵叶轮发生气蚀的几率，此外，更换不锈钢叶轮也进一步减轻了叶轮的气蚀破坏。尽管如此，当夜间管网压力降低到0.5MPa和0.55MPa时，该水泵在运行过程中仍有可能发生气蚀。1）该水泵的必需气蚀余量较高，根据泵的铭牌数据，其必需气蚀余量为7.3m。2）该水泵的装置气蚀余量较低，根据项目所在地的实际海拔约为1600m，大气压约为8.5m，计算得出装置气蚀余量约为7.5m。为了避免叶轮气蚀，水泵装置气蚀余量至少要比必需气蚀余量大1m。因此，从气蚀余量的角度来看，该水泵处于气蚀范围内。此外，除了密封处部分漏水需要进行维修之外，该水泵的运行状况良好。1）重新检测水泵吸水口压力：建议使用更精确的压力表，重新测量吸水口压力，并核实以前压力表的读数。由于本次测试吸水口压力为-0.2MPa，根据上次试验结果，吸水口压力应在0.01-0.02MPa（或1-2m水头）的正常范围内。2）检查吸水管状况：吸水管可能会堵塞，导致吸水侧（管道、阀门）产生额外的水头损失，进而引发能量损失和气蚀问题。因此，需要检查吸水管是否畅通。3）考虑工艺调整：如果吸水口压力值正确，可能是自上次测试后进行了工艺调整。如果将来需要更新水泵，应考虑选用必需气蚀余量较低的水泵。4）叶轮来源问题：此次更换的水泵叶轮并非原厂家生产，而是从其他厂家订制。我们不建议这样做，因为水泵叶轮通常包含水泵的核心技术。尽管其他厂家在尺寸结构上可能与原厂家一致，但水泵的性能可能得不到保证。以上补救措施是基于去年试验结果和本次测试结果所提出的建议，请根据实际情况进行操作。在不改变水泵本身的情况下，节能的实现可以通过以下措施：为确保泵组的正常运行和延长其使用寿命，以下建议值得关注：1）每月进行一次压力表检查，确保其准确性和灵敏度；2）对轴承温度及其润滑程度进行监控，发现异常及时处理；4）每天都要检查密封状况，发现大量漏水时应及时进行调整或更换密封；5）所有电机在连续运行时，应限制其启动和关闭的次数；6）从电机安全性方面考虑，电机在关闭之后到重新启动的间隔时间正常是10-20分钟；本次发现电机被频繁的启动和关闭且间隔时间仅1-2分钟，这会对电机造成很大损害，建议修改操作规程。
2. 2#泵组
（1）主要问题
该泵组的主要问题在于频繁出现变频器、电机等故障，自今年初重新投运之后仅运行几个月就由于叶轮气蚀原因停止运行。
在泵壳吸水侧靠近承磨环间隙的位置和叶片的进水侧发现了气蚀现象，叶轮和泵壳的其他地方也存在气蚀现象。虽然没有关于轴承震动和检修的记录，但可以确信该轴承可能也出现过很多问题，表明稳定性较差。对于2#泵组，由于变频设备的存在，其补救措施相较于工频运行泵组而言更为简便。在实际操作中，当变频器的变频范围超过95%或47.5Hz时，应立即停止其运行。不建议对叶轮进行切削处理，因为此种操作可能会增加所需的气蚀余量并降低水泵的工作效率。为确保最佳运行状态，建议将水泵的叶轮直径保持在D2=482mm，同时根据管网压力的需求，将变频器变频幅度设定在90%-95%（45-47.5Hz）的范围内。这样的调整不仅可以降低水泵所需的汽蚀余量，还可以有效避免汽蚀现象的发生。另外，考虑将叶轮更换为不锈钢材质，且最好来自原生产厂家。在水泵使用变频器的情况下，可以确保安全运行。然而，变频器会带来约4%的能耗，并且维护费用较高。考虑到西区管网压力变化幅度极小（0.5-0.55MPa），建议采用恒速泵来替代变频泵。但是，目前撤掉变频器可能需要更换水泵和电机，这将导致成本回收周期较长。订制新的不锈钢叶轮，建议从水泵原厂采购。在泵壳内部喷涂耐磨涂层。同时，建议修改变频器频率设定的操作规程。可以根据管网压力设定变频器的最佳、最小和最大频率。这台泵组所面临的问题是其强烈的震动和产生的噪音。经过测试与运行日志的记录，我们发现该泵大部分时间都处于最低流量运行，这种工况极易导致气蚀现象的发生。当管网压力约为55m时，若该泵连续运行，其中几乎三分之二的时间是在这种易于引发气蚀的工况下运行。尽管这台泵的额定扬程为52m，但其最佳运行效率点却是在45-46m，这可能解释了为什么该泵组在实际运行中的流量接近其最小流量。当运行流量处于最小值或低于该值时，常常伴随有噪音、轴承振动及短寿命等典型现象。该泵组较高的维护费用可能正是由这种不良的运行工况所导致。2.临时解决方案：在管网压力较低时（夜间）运行该泵，以避免气蚀。此方案仅作为权宜之计，待条件允许时仍需更换泵组以彻底解决问题。经过泵组测试，我们发现该泵组的效率约为67%，远低于理想值81%。此外，该泵的效率还有下降的趋势。考虑到成本回收周期，更换水泵将在2年内实现成本回收（计算成本回收时间为1.5年）。更换水泵，新水泵的扬程应为55m。在采购时，应通过计算校核得出泵组的最大和最小流量及扬程。经过实地考察，我们发现该企业在泵系统设备选型和运行中存在一些问题，但并未对其他泵组进行深入的测试和分析。因此，我们建议该企业采取以下措施来强化泵系统的节能管理：1.优化泵的选型：选择高效节能的水泵，并合理选择泵的型号和规格，以避免出现大马拉小车的情况。同时，根据实际需求，合理确定泵的台数和功率。2.合理调节流量：根据实际需求，调节泵的流量，使其与实际需求相匹配，以避免浪费。这可以通过加装变频器来改变泵的转速来实现。3.降低泵的能耗：通过改善泵的润滑条件、减少摩擦损失、提高泵的效率等措施来降低泵的能耗。4.合理调度和管理：根据实际需求，合理调度和管理泵的运行，使泵的运行更加经济合理。可以合理安排泵的运行时间和顺序，以避免浪费。5.定期维护和保养：定期对泵进行维护和保养，保持泵的良好运行状态，延长泵的使用寿命，减少维修成本。6.修订相关运行规程：重新审阅目前的运行规程，尤其是变频器的操作。对操作员进行培训，指导他们如何优化泵组运行。在处理泵系统的故障诊断和节能问题时，必须对具体情况进行深入分析，并采取相应的措施来解决问题。同时，也需要加强对泵系统的管理和维护，以提高其运行效率和管理水平。实现节约能耗的目标不仅可以通过设备改造的方式来实现，同时也可以通过优化运行规程以及对运行班组进行适当的培训来实现。
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