影响离心泵寿命的13个常见因素

 

用户经常会问:“泵将运行多长时间?”标准的答案是,“视情况而定。”
在泵可靠性预期寿命公式中,几乎每个因素都取决于最终用户,特别是泵的操作和维护方式。例如,如果标准 L 型结构ANSI泵在最佳/设计工作点附近运行并得到适当维护,则预计运行 15 到 20 年,在许多情况下超过 25 年。

对于给定的泵设计,最终用户可以控制哪些因素来延长泵的使用寿命?虽然不是一个详尽的列表,但以下13个值得注意的因素是延长泵寿命的重要考虑因素。

 

1. 径向力

行业统计数据表明,离心泵停止使用的最大原因是轴承和/或机械密封的故障。 轴承和密封件是泵运行状况的早期指标,也是泵系统内部正在发生的事情的预兆。
离心泵第一最佳实践是将离心泵运行在其最佳效率点 (BEP) 或附近。在BEP点,泵的设计将承受最小的径向力。
高径向力和随之而来的轴挠度是机械密封的杀手,也是导致轴承寿命缩短的因素。如果足够高,径向力会导致轴偏转或弯曲。如果停泵并测量轴的跳动,则不会发现任何问题,因为这是动态出现的。

例如:以 3,600 RPM运行的弯曲轴,每分钟弯曲 7,200 次。高周偏转将使密封表面难以保持接触并保持正确密封操作所需的流体层。

 

2. 润滑污染

对于轴承,超过85%的轴承故障是由污染物进入引起的,无论是污垢,异物还是水。仅百万分之 250 (ppm) 的水就会使轴承寿命缩短四倍。

润滑油使用寿命至关重要。连续运行泵类似于以每小时 100 公里的速度连续开动的汽车。每周 7 天、每天 24 小时,在里程表上输入一些里程并不需要很长时间——每天 2400 公里,每年 870 000 公里。

3. 吸入压力

影响轴承寿命的其他关键因素包括吸入压力、驱动设备对中以及一定程度的管道应变。
对于单级卧式悬臂流程泵,转子上的轴向力朝向吸入,因此抵消吸入压力(在一定程度上且有限制)实际上会降低轴向力,从而降低推力轴承载荷,从而延长使用寿命。

4. 设备对中

泵和驱动设备的不对中使径向轴承过载。 径向轴承寿命与不对中量呈指数系数。例如:由于仅 1.5 mm的不对中,最终用户在运行三到五个月时可能会遇到某种轴承或联轴器问题;然而在 0.025mm的不对中下,同一泵可能会运行 90 个月以上。

 

5. 管道应变

管道应变是由吸入/或排放管道与泵法兰未对中引起的。 即使在坚固的泵设计中,由此产生的管道应变也很容易将潜在的应力传递到轴承及其各自的轴承座。力会导致轴承配合不良/或与其他轴承位置不一致。

6. 流体特性

流体特性如PH、粘度和比重是关键因素。 如果流体是酸性或腐蚀性的,则接触液体的部件(如外壳和叶轮材料)需要特殊设计。流体中存在的固体量及其大小、形状和磨料质量都是因素。

 

7. 服务

服务的严重性是另一个主要因素,在给定时间内泵多久启动一次? 比如:每隔几秒钟启停一次的泵,磨损率比在相同条件下连续运行的泵高得多。
在相同条件下,浸没式吸入的泵将比提升式吸入的泵更可靠地运行。提升条件需要更多的额外工作,并为空气摄入或更糟的情况(干涸)提供了更多机会。

8. 净吸入扬程

可用净正吸入扬程 (NPSHA) 相对于所需净正吸入扬程 (NPSHR) 的裕度越高,泵气蚀的可能性就越小。 气蚀会对泵叶轮造成损坏,由此产生的振动会影响密封件和轴承。
 

9. 泵转速

泵的运行速度是另一个关键因素。例如,3,550 rpm 泵的磨损速度比 1,750 rpm 泵快4到8倍。

10. 叶轮平衡

悬臂泵或某些垂直设计上的不平衡叶轮会导致轴搅动的情况, 它会使泵轴偏转,就像泵在远离 BEP 运行时的径向力一样。径向偏转和搅动可以同时发生。
建议叶轮至少按照国际标准化组织 (ISO) 1940 6.3 级标准进行平衡。如果叶轮因任何原因被修改,则必须重新平衡。
 

11. 管道几何形状

 

 

延长泵寿命的另一个重要考虑因素是管道几何形状,或流体如何“加载”到泵中。例如,泵吸入侧垂直平面上的弯头比水平弯头的弯头引起的有害影响更少。叶轮的液压负载更均匀,因此轴承的负载也均匀。

 

 

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的影响。泵的工作温度很重要,泵需要设计适应这个问题。更重要的是温度变化的速度。
建议将变化率控制在每分钟低于 2 ℃。 不同的材料以不同的速率膨胀和收缩,会影响间隙和应力。

 

 

13. 泵壳贯穿件

虽然不经常考虑,但泵壳贯穿件的数量会对泵的寿命产生一些影响。许多最终用户希望对泵壳进行钻孔和攻丝,如:安装振动传感器。 每次在泵壳上钻孔和攻丝时,都会成为泵壳应力裂纹的起源与腐蚀的起始位置。