影响离心泵寿命的 13 个常见因素

1. 径向力



行业统计数据表明，离心泵意外停机的最大原因是轴承和/或机械密封失效。轴承和密封是“煤矿里的金丝雀”- 它们是泵健康状况的早期指标，也是泵送系统内部发生故障的先兆。任何在泵行业工作过很长时间的人都可能知道，最佳实践的第一条就是在最佳效率点（BEP）或接近BEP的状态下运行泵。在BEP处，泵的设计将承受最小的径向力。在远离BEP的位置运行时，所有径向力的合力矢量与转子成 90°角，并试图使泵轴偏转和弯曲。高径向力和随之而来的轴偏转是机械密封的杀手，也是导致轴承寿命缩短的一个因素。如果径向力足够大，就会导致轴偏转或弯曲。如果停泵并测量轴的跳动，则发现没有任何问题，因为这是一种动态状况，而不是静态状况。以3,600 rpm的速度运行的弯曲的轴每转一圈会偏转两次，因此实际上每分钟将弯曲7,200次。这种高循环偏转使得密封面难以保持接触并维持密封正常运行所需的流体层（液膜）。

2. 润滑油污染



对于球轴承来说，85%以上的轴承故障都是由于污染造成的，污染可能是灰尘和异物，也可能是水。只要含有百万分之250（ppm）的水，轴承寿命就会缩短四倍。润滑油的使用寿命至关重要。泵的运行类似于汽车以每小时60英里的速度连续行驶。每天工作24小时，每周工作7天，里程表上的里程数很快就会达到每天1,440英里，每周10,080英里，每年524,160英里。



3. 吸入压力



影响轴承寿命的其它关键因素包括吸入压力、驱动机对中以及一定程度上的管道应变。对于ANSI B 73.1型单级卧式悬臂流程泵，转子上产生的轴向力是朝向吸入口的，因此在一定程度上和一定限度内的反作用吸入压力实际上会减少轴向力，从而降低推力轴承载荷，延长使用寿命。例如，吸入压力为10 psig的标准S型 ANSI 泵的轴承寿命通常为6到7年，而吸入压力为200 psig时，轴承寿命将延长至50年以上。

4. 驱动机对中



泵和驱动机不对中会使径向轴承过载。径向轴承的寿命与不对中的程度成指数级关系。例如，在只有0.060 英寸的微小偏差（不对中）下，最终用户可能会在运行三到五个月后出现轴承或联轴器问题。但如果偏差为0.001英寸，则同一台泵的运行时间可能会超过90个月。

5. 管道应变



管道应变是由吸入管和/或排出管与泵法兰的不对中造成的。即使在牢靠的泵设计中，管道应变也很容易将这些潜在的高应力传递到轴承及其相应的轴承箱体配合处。力（应变）会导致轴承配合不圆和/或与其它轴承不一致，从而使中心线位于不同的平面上。



6. 流体特性



流体特性，如pH值、粘度和比重是关键因素。如果流体呈酸性或腐蚀性，则泵的润湿部件（如壳体和叶轮材料）需要在使用中保持住（耐腐蚀）。流体中的固体含量及其大小、形状和磨蚀性都是影响因素。



7. 使用（服务）频率



使用（服务）频率是另一个重要因素：泵在一定时间内启动的频率是多少？我亲眼目睹过每隔几秒钟就启动和停止一次的泵。与在相同条件下连续运行的泵相比，在这些服务中泵的磨损率要高得多。在这种情况下，系统设计亟需改变。在相同条件下，浸没式吸入的泵比吸上情况下的泵运行更可靠。吸上状况需要更多的工作，并造成更多空气吸入的机会或更糟糕的干运行。



8. 净正吸入压头余量



可用的净正吸入压头（NPSHA，即装置汽蚀余量）与必需的净正吸入压头（NPSHR，即必需汽蚀余量）之间的余量越大，泵发生汽蚀的可能性就越小。汽蚀会对泵叶轮造成损坏，由此产生的振动会影响密封和轴承的使用寿命。

9. 泵转速



泵的运行转速是另一个关键因素。例如，转速为3,550 rpm的泵比转速为 1,750 rpm的泵磨损要快4到8倍



10. 叶轮平衡



悬臂泵或某些立式设计上的不平衡叶轮可能会导致轴摆动，这种情况会使轴发生偏转，就像泵远离BEP运行时的径向力一样。径向偏转和轴摆动可能同时发生。我一直建议至少按照ISO 1940 G 6.3 标准对叶轮进行平衡。如果出于任何原因对叶轮进行了切割，则必须重新平衡。



11. 管路布置及入口流速



延长泵寿命的另一个重要考虑因素是管路的布置方式，即流体如何“加载”到泵中。例如，与水平弯管相比，泵吸入侧垂直面上的弯管会产生更少的有害影响 - 叶轮的水力负荷更均匀，因此轴承的负荷也更均匀。另外，吸入侧流体速度应保持在10英尺/秒以下。个人建议将速度保持在8英尺/秒以下，6英尺/秒更好（假设为非渣浆流体）。层流代替紊流会影响叶轮的负载方式，并改变转子的动力学特性。



12. 泵工作温度



无论是高温还是低温，泵的工作温度，尤其是温度变化率，都会对泵的寿命和可靠性产生很大影响。泵的工作温度非常重要，泵的设计必须符合工作温度。但更重要的是温度变化率。我建议（我比较保守）将变化率控制在每分钟 2 华氏度以下。不同的质量和材料会以不同的速度膨胀和收缩，这会影响间隙和应力。

13. 壳体贯穿件



虽然不经常考虑，但壳体贯穿件是ANSI泵的一种选择而非标准的原因是泵壳体贯穿件的数量会对泵的寿命产生一定影响，因为这些位置是腐蚀和产生应力梯度（升高）的主要位置。许多最终用户希望对壳体进行钻孔和攻丝，以用于排液、排气、仪表端口。每次在壳体上钻孔和攻丝时，都会在材料中留下一个应力梯度，该应力梯度成为应力裂纹的来源，并成为腐蚀开始的场所。

影响离心泵寿命的常见因素包括径向力、润滑油污染、吸入压力、驱动机对中、管道应变、流体特性、使用频率、净正吸入压头余量、泵转速、叶轮平衡、管路布置及入口流速、泵工作温度和壳体贯穿件。这些因素共同作用，决定了离心泵的运行效率和寿命期限。
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