【文章內容簡介】 轉子彎曲，同時產生不平衡和不對中故障。 當轉子存在不對中故障時，不僅機器振動加大，還會發(fā)生軸承偏磨，聯(lián)軸節(jié)過渡發(fā)熱，齒式聯(lián)軸節(jié)齒面磨損，與半聯(lián)軸節(jié)配合的軸端鍵槽產生裂紋，膜片聯(lián)軸節(jié)疲勞損壞。 熱油泵其他常見典型故障 離心泵故障按其產生原因可分為泵本身的機械故障、泵和管道系統(tǒng)組成的工藝系統(tǒng)存在的缺陷導致泵出現(xiàn)振動、噪音等故障。后者故障原因較隱蔽，不易查明。 運行過程中機械故障包括電機變速引起的振動， 泵軸不對中、密封破壞、軸向推力過大、軸承溫度太高等。軸承溫度太高會引起軸承滾道嚴重點蝕、磨損加快，軸承間隙不斷增大又反過來引起泵劇烈振動，形成惡性循環(huán)，直 12 至泵出現(xiàn)嚴重故障。軸承溫度異常升高的主要原因有潤滑不良、冷卻不夠。 其次，泵應在額定流量下或接近額定流量下運行，但在實際生產工藝中，由于種種原困，經常有部分機泵在低于最高效率的小流量下運行，若時間短，則不會產生大問題，但是如果長時間小流量運行，就會引起噪音、振動、軸彎曲，泵內輸送的液體溫度上升和喘振等一系列的問題。 此外，熱油泵及管線系統(tǒng)的缺陷會導致泵發(fā)生 汽蝕。常見原的因有安裝高度不合理、吸入管路的阻力損失太大、泵選型不當、工作點不合理等。但在復雜系統(tǒng)中，工藝參數的極端變化也會導致泵的汽蝕，如輸送液體溫度過高、吸入壓力變化引起的汽蝕。 泵的汽蝕 常見的引起泵汽蝕的因素主要有泵的安裝高度不合理、吸人管路的阻力損失太大或泵選型不適當、工作點不合理等。但在復雜的工藝系統(tǒng)中，一臺原本選型正確、工作穩(wěn)定的離心泵也會因為工藝參數的極端變化發(fā)生汽蝕。 吸入壓力變化引發(fā)汽蝕 從泵的吸人液面到葉輪流道低壓區(qū)列伯努利方程，可以看到當吸人液面上的壓力減小 時，葉輪人口的壓力就降低，反之則上升。也就是說泵的抗汽蝕能力隨液面壓力增大而提高，隨液面壓力減小而降低。 液體溫度變化引發(fā)汽蝕 在泵送液體溫度升高時，液體的飽和蒸汽壓隨之上升，從而越接近泵葉輪人口處的實際壓力，汽蝕也就越易發(fā)生。 總之，在離心泵的檢修工作中，除了對泵可能存在的機械故障進行檢查外，應把泵放在整個工藝系統(tǒng)中通過分析整個工藝系統(tǒng)的變化 (尤其開停車過 13 程等 )來查找導致設備故障的原因。 軸承發(fā)熱 熱油泵作為轉子系統(tǒng)，長時間高速運作，不可避免造成 軸承發(fā)熱 ，工程實際運行表明，軸承 發(fā)熱的 主要原因 為 軸承本身精度很差 ， 軸承工作面配合精度很差 ， 軸承環(huán)境溫度 所致。 滾動軸承發(fā)熱的原因及其排除方法 如下： （ 1）原因 :軸承精度低；方法 :選用規(guī)定精度等級的軸承。 （ 2）原因 :主軸彎曲或箱體孔不同心；方法 :修復主軸或箱體。 （ 3）原因 :皮帶過緊；方法 :調整皮帶使松緊適當。 （ 4）原因 :潤滑不良；方法 :選用規(guī)定牌號的潤滑材料并適當清潔。 （ 5）原因 :裝配質量低；方法 :提高裝配質量。 （ 6）原因 :軸承內外殼跑圈；方法：更換軸承及相關磨損部件。 （ 7）原因：軸向力太大；方法：清洗、調正密封口環(huán)間隙要求 ～ 之間 ,更正葉輪平衡孔直徑及校驗靜平衡值。 （ 8）原因：軸 承損壞 ； 方法：更換軸承。 泵嚴重泄漏 機械密封 機械密封是一種要求較高的精密部件，對設計、機械加工、裝配質量都有很高的要求，所以在密封要求較高的泵生產中得到了廣泛應用。工程實際表明機械密封是離心泵油泵泄漏的主要原因，機械密封結構如 圖 23 所示，泄漏原因如下： （ 1）軸套與軸間的密封不良造成泄露； 14 （ 2）動環(huán)與軸套間的密封不良造成泄露； （ 3）動、靜環(huán)間密封不良造成泄露； （ 4）靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封不良造成泄露； （ 5）密封端蓋與泵體間的密封不良造 成泄露； 圖 23 機械密封的結構示意圖 正常運轉中突然泄漏 離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。 具體原因如下： （ 1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞； （ 2）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環(huán)，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效； （ 3）回流量偏大，導致吸人管側容器（塔、釜、罐等）底部沉渣泛起，損壞密封； （ 4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯 壞密封面； 15 （ 5）介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多； （ 6）環(huán)境溫度急劇變化； （ 7）工況頻繁變化或調整； （ 8）突然停電 或故障停機等。 流量不足 應在額定流量下或接近額定流量下運行，但在實際生產工藝中，由于系統(tǒng)靜揚程增加、殼體和葉輪耐磨環(huán)磨損、泵葉輪堵塞、腐蝕、其它部位漏液等原困，經常有部分機泵在低于最高效率的小流量下運行，若時間短，則不會產生大問題，但是如果長時間小流量運行，就會引起噪音、振動、軸彎曲，泵內輸送的液體溫度上升和喘振等一系列的問題。 泵的溫度上升 泵所消耗 的功率及其所發(fā)出的水力功率之間的差值，就是損失功率。這部分損失除機械摩擦損耗很少量外，其它都轉變?yōu)闊崮?，并傳遞給泵輸送的介質，引起泵的溫度上升。泵在封閉運轉時的損失功率，就等于封閉軸功率，而且由于完全沒有介質流過泵，所以全部功率都轉變?yōu)闊崮?，并給泵殼內的少量流體進行加熱，泵的溫度隨之迅速上升，吸入的部分液體的蒸汽壓將增高，導致汽蝕的發(fā)生。 徑向推力 單蝸殼泵在最高效率點運轉時，作用在葉輪周圍的壓力幾乎相等，但在其它流量下則并非均等，徑向具有反作用合力。長期在極小的流量下連續(xù)運行．軸彎曲撓度 過大，軸套很快磨損，甚至閑疲勞而導致軸折斷。軸的斷裂主要發(fā)生在遠離原動機一側的葉輪邊緣，也即油泵軸頭斷裂、軸套經常磨損 16 的主要原因。 可以采取以下方法解決上述問題： （ 1） 進行葉輪切割，如果泵的流量長期不增大時可采用該方法。 （ 2） 使用變頻技術。 泵不排液或排液中斷 泵不排液 泵不排液 原因及處理方法如下： （ 1）灌泵不足（或泵內氣體未排完）。處理方法是重新灌泵。 （ 2）泵轉向不對。處理方法是檢查旋轉方向。 （ 3）泵轉速太低 。處理方法是檢查轉速，提高轉速。 （ 4）濾網堵塞，底閥不靈。處理方法是檢查濾網，消除雜物。 （ 5） 吸上高度太高，或吸液槽出現(xiàn)真空。處理方法是減低吸上高度；檢查吸 液槽壓力。 泵排液中斷 泵排液 原因及處理方法如下： （ 1）吸入管路漏氣。處理方法是檢查吸入側管道連接處及填料函密封情況。 （ 2）灌泵時吸入側氣體未排完。處理方法是要求重新灌泵。 （ 3）吸入側突然被異物堵住。處理方法是停泵處理異物。 （ 4） 吸入大量氣體。處理方法是檢查吸入口有否旋渦，淹沒深度是否太淺。 17 常用傳感 器 壓電式加速度傳感器 工作原理 壓電式加速度傳感器是基于壓電效應的慣性式傳感器，它的敏感元件由壓電材料制成，壓電材料受力后表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電原理、加速度傳感器結構模型分別見 圖 24， 25. 圖 24 壓電原理圖 圖 25 加速度傳感器結構模型 某些晶體，當沿著一定的方向受到外力的作用的時候，其內部的晶格會發(fā)生變化，產生極化現(xiàn)象，同時在晶體的兩個表面上便產生了符號相反的電荷；當外力去掉以后，就又恢復到原來的不帶電狀態(tài)；當作用力方向改變時，所產生的電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比，而力的大小與物體的運動加速度大小成正比： F ma? ，上述現(xiàn)象稱為正壓電效應。反之，如對晶體施加一個交變電場，晶體本身將產生機械變形，這稱為逆壓電效應，亦稱電致伸縮效應。 特點 優(yōu)點：頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工作可靠、重量輕等。 缺點：某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的電流響應差，需要采用 18 高輸 入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。因此，許多壓電加速度傳感器將電荷放大器做在統(tǒng)一殼體中，傳感器輸出電壓信號，同時用重力加速度 g作為加速度單位，故靈敏度單位為 /mv g ，通常為 10 ~ 1000 /mv g。 電渦流式位移傳感器 工作原理 電渦流式傳感器是基于電磁學中的渦流效應工作的，主要用于動態(tài)非接觸測量。結構圖見圖 26。 圖 26 電渦流傳感器結構圖 圖 27 電渦流傳感器原理圖 如圖 27 所示，由前置放大器的高頻振蕩器向傳感器的頭部線圈供給一個高頻電流，線圈所產生的交變磁場在具有鐵磁性能的被測物體的表面就會產生電渦流，由該電渦流所產生的磁場在方向上與傳感器的磁場相反，因而對傳感器具有阻抗。當傳感器與被測物體的表面間隙較小的時候，電渦流也較強，阻抗較大，傳感器最終的輸出電壓變?。划攤鞲衅髋c被測物體的表面間隙變大的時候，電渦流會變弱，阻抗變小，傳感器最終的輸出電壓變大。渦流的強弱與間隙的大小成正比，因而，傳感器的輸出與振動位移 成正比。 特點 優(yōu)點：結構簡單、安裝方便，靈敏度較高、抗干擾能力較強，不受油污 19 等介質的影響。渦流式傳感器對原始間隔要求不嚴格，因而調整方便。 應用 渦流傳感器主要用于動態(tài)非接觸式測量，測量范圍隨傳感器的結構尺寸、線圈匝數、激勵電源頻率等因素而異，測量范圍約為 ~ 250mm ，其中測量線性范圍為 ，非線性小于 3%，用于動態(tài)非接觸式測量，分辨率科達 1pm 。 熱電偶溫度傳感器 工作原理 熱電偶是基于熱電效應的一種測溫傳感器，它是一個由兩種不同材質的導體組成的閉合回路。原理圖見圖 28. 兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數值與不加熱部位的溫度及這兩種導體的材質有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內出現(xiàn)。如果精確測量這個電位差及不加溫部位的環(huán)境溫度，就可以知道準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱為熱電偶。 20 圖 28 熱電偶工 作原理圖 特點 對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，熱電偶的靈敏度大約在5~ 40 /uv c 之間。不同材質的熱電偶適用于不同的溫度范圍，其靈敏度也各不相同。 優(yōu)點：熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，可節(jié)約材料；測溫元件由極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。 缺點：靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，不適合測量微小的溫度變化。 磁平衡霍爾式傳感器 工作原理 當電流流過導線時，將在 導線周圍產生磁場，磁場大小與流過導線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾元件進行檢測。 磁平衡霍爾式傳感器又可分為磁平衡霍爾式電流傳感器、磁平衡霍爾式電壓傳感器兩種。一次電路產生的磁場通過一個二次線圈的電流所產生的磁場進行補償，使霍爾元件始終處于檢測零磁通的條件下工作。由于測量電流補償了一次磁通，它能真實反映一次電感電流的波形，而且一次電路和測量電路時完全絕緣的。磁平衡霍爾式傳感器是閉環(huán)控制器，其輸出方式都是電流輸出。 更具體的來說，磁平衡式霍爾電流傳感器的工作原理是：一次電流 pI產生的磁通量與霍爾電壓經放大產生的二次電流 sI 通過二次線圈產生的磁通量相平衡。因此，二次電流 sI 精確反映出一次電流。 21 磁平衡式霍爾電壓傳感器工作原理是：一次電壓 Up 通過一次電阻 R1轉換為一次電流pI，pI產生的磁通量與霍爾電壓經放大產生的二次電流 sI 通過二次線圈所產生的磁通量相平衡。因此，二次電流 sI 精確反映出一次電壓。 光電式轉速傳感器 工作原理 光電開關是一種紅外調制型非接觸式光電傳感器。具有線性度好、分辨率高，使用簡便等優(yōu)點。產生的信號為數字脈沖信號，方便與控制系統(tǒng)接口。當有被撿物體經過時，將光電開關發(fā)射器發(fā)射的光線反射到接收器，于是光電開關產生開關信號。在本次設計中，在電動機轉軸等間距地粘有 6 條反光貼片，這樣電機一周可產生 6 個脈沖信 號。轉速脈沖信號經過濾波、整形處理，作為開關量信號輸入 PLC 進行數據采集，用于轉速測量、顯示。原 理圖見圖 29. 圖 29 轉速測量原理框圖 壓力傳感器 工作原理 液壓傳感器的工作原理是壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這個壓力的標準信號。 液體介質流過一體化傳感器時，流體壓力作用到安裝在傳感器殼體上的不 22 銹鋼上，再經密封硅油傳輸到擴散硅膜片上，同時參考端的壓力作用于膜片的另一側。這樣在膜片的兩側加上的壓差產生一個應力，使膜片的一側受壓，另一側受拉，一對應變片位于壓縮區(qū)內，另一對應變片位于拉伸區(qū)內，將兩對應變片接成一個全動態(tài)電橋，以增大輸出信號。該電橋采用恒流源供電，以減小環(huán)境溫度的影響。當壓力改變時， 橋臂阻值發(fā)生變化引起輸出電壓變化，經過差分歸一化放大器放大轉換后，再變換成相應的電流信號，該電流經非線性矯正環(huán)路補償后