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CDM离心式水泵提不上水原因分析:进气管路漏气、转速不足、吸程超限与管路阻力排查

发布时间:2017-08-26  点击量200 字号- +
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  CDM系列是南方泵业经典的立式不锈钢多级离心泵,在供水增压、工业流程、反渗透系统等领域用量极大。这个泵结构简单、维护方便、效率也不错,但现场最常见的报修原因就一个——提不上水。用户电话打过来往往很着急:"泵在转,电机没毛病,怎么不出水?"到现场一查,原因五花八门,但归根结底逃不出几个大类。把提不上水的原因系统地捋一遍,比出了问题再到处找人修要省心得多。

一、进水管和泵体内部有空气:真空度建立不起来
  离心泵提水的原理是靠叶轮旋转在泵入口建立真空,大气压把水压入泵内。如果进水管或泵体里有空气没排干净,真空度就建立不起来,水自然吸不上来。这是提不上水最常见、也最容易排查的一类原因。
  启动前灌引水这个操作看起来简单,但做不到位的情况太多了。有些用户从放气孔灌水,看到水溢出来了就觉得"满了",但实际上泵腔内部的空气并没有完全排尽——特别是立式多级泵的泵腔被多级叶轮分隔成多个腔室,空气容易藏在级间缝隙里。正确的做法是在灌水的同时用手盘动泵轴几圈,让叶轮转动带动水流在腔室内循环,把空气从放气孔彻底赶出来,直到放气孔持续出水没有气泡为止。
  进水管路的安装坡度是另一个容易被忽视的细节。进水管的水平段应该顺着水流方向有0.5%以上的下降坡度,也就是说连接水泵进口的那一端是最高的,水往低处流,空气往高处走,空气就能顺利被水流带到泵入口排出。如果水平段完全水平甚至逆坡向上翘起,空气就会在低洼处或隆起处聚集形成气袋。这个气袋阻断了水流的连续性,泵吸入口的真空度被空气缓冲掉了,吸水扬程大幅下降甚至完全吸不上水。
  填料密封老化导致的进气问题在运行一段时间后的泵上很常见。填料(盘根)长期使用后磨损,或者填料压盖拧得太松,泵腔内的高压水会从填料和轴套的间隙向外喷射,同时外部的空气就会从这些间隙被吸入泵腔内部。判断方法很简单:泵在运转时观察填料函部位,如果看到有连续的水流喷出,说明间隙已经大到既漏水又进气的程度了,需要更换填料并适当压紧压盖。
  还有一类隐蔽的进气点是进水管本身的破损。钢管长期浸泡在水中,外壁发生电化学腐蚀形成针孔,当水位下降后这些针孔露出水面,空气就从孔洞被吸入管内。这种故障的特点是:刚启动时还能出水,运行一段时间后水面下降,出水量逐渐减小直至断流。排查时需要把进水管分段抬起检查管壁,特别是水下焊接接头和弯管外侧(水流冲刷腐蚀最严重的位置)。进水管和泵入口法兰连接处的微小间隙、弯管处的裂纹,同样会成为空气的入口。
CDM系列是南方水泵

二、转速不足:动力传递链的薄弱环节
  离心泵的流量和扬程与转速的平方成正比,转速下降10%,扬程下降接近20%,流量下降更明显。如果转速掉到一定程度,泵的扬程甚至不足以克服静水位差,就会出现完全提不上水的情况。
  电机不匹配是人为因素中最常见的。原配电机烧毁后,有些用户随便找一台电动机代用,结果功率小了带不动、极数不对转速差太多。比如原配是2极电机(同步转速3000rpm),换了一台4极电机(同步转速1500rpm),转速直接砍半,扬程只剩原来的四分之一,当然提不上水。更换电机时必须核对功率、极数、电压和频率,不能"差不多就行"。
  皮带传动的泵(部分大型机组采用)转速下降常源于皮带磨损松弛。皮带用久了表面橡胶老化、芯线伸长,张紧力不足导致打滑,主动轮转得快、从动轮转得慢,转速损失可能达到10%~20%。检查方法是停机后在皮带中间位置用手指按压,下沉量超过规定值(一般为皮带跨距的1.5%~2%)就需要调整张紧轮或更换皮带。两带轮的中心距太小、轴线不平行导致皮带跑偏和包角减小,同样会造成传动效率下降。
  泵本体机械故障导致的转速下降往往伴随异常声响。叶轮和泵轴之间的紧固螺母松脱,叶轮在轴上打滑,电机在转但叶轮没跟着转或者转速很低;泵轴弯曲变形导致叶轮和泵体摩擦,轴承损坏卡涩,都会消耗大量功率在内部摩擦上,有效输出到水流的能量急剧下降。这类故障通常需要拆解泵体才能确认,但运行时的异响和高电流已经给出了明确的信号。
  电机维修不当也会埋下隐患。绕组烧毁后重绕时如果匝数、线径或接线方式与原设计不一致,电机的输出转速和转矩特性就会偏离设计值。特别是绕组匝数减少后虽然转速可能略高,但空载电流大增、铁损上升、温升加剧,长期运行会再次烧毁。维修电机必须严格按照原厂绕组参数执行,不能"差不多绕回去就行"。

三、吸程超限:超过了泵的"能力边界"
  有些安装场合水源水位很低(深井、深水池),或者泵安装位置离水面垂直距离很大,用户觉得"泵的扬程有几十米,吸个几米水还不行?"这里要区分两个概念:泵的扬程是出口压力和入口压力之差,而吸程是泵入口能建立的真空度能支撑的水柱高度。理论上标准大气压能支撑约10.3米水柱的绝对真空,但离心泵不可能达到绝对真空,而且真空度越高水越容易汽化产生汽蚀。所以每台离心泵都有一个最大允许吸上真空度(NPSH允许值),一般在3~8.5米之间,具体数值取决于泵的设计——CDM系列不同型号的允许吸程在样本上都有明确标注。
  超过允许吸程的后果不只是提不上水,还会伴随严重的汽蚀现象:泵体内部发出噼啪爆裂声,叶轮表面被气泡溃灭的冲击波打出蜂窝状麻点,短时间就能把叶轮打穿。安装时不能只图位置方便,必须核算实际吸程(泵轴线到最低水位的垂直距离)是否小于泵的允许吸程,并留出0.5~1米的安全余量。如果现场条件确实无法满足吸程要求,唯一的解决方案是把泵的安装位置下移(比如放到井口的泵坑里),或者换用潜水泵。

四、管路阻力损失过大:扬程被"吃"掉了
  有些用户测量过水源水面到出水口的高度差,数值上小于泵的标定扬程,觉得"扬程够用",但实际运行流量很小甚至不出水。问题出在管路阻力把扬程"吃掉"了。
  管路阻力由沿程摩擦阻力和局部阻力组成。沿程阻力与管长、管径、管壁粗糙度和流速有关——管径越小、管子越长、流速越高,阻力越大。局部阻力来自弯头、阀门、变径、三通等管件,每个管件都会产生一定的扬程损失。经验数据:一个90度标准弯头的扬程损失约0.5~1米,每20米直管的沿程阻力损失约1米(具体数值与管径和流速有关)。如果管路设计不合理——管道过长、弯头过多(比如为了绕过障碍物连续用了四五个弯头)、管径选小了——累积的阻力损失可能达到十几米甚至几十米,泵的可用扬程被消耗殆尽,自然提不上水。
  解决办法从两个方向入手:增大管径降低流速(管径增大一级,沿程阻力可能降低一半以上),以及优化管路走向减少不必要的弯头和阀门。吸入管路尤其要"短、直、粗"——越短越好、越直越好、管径不小于泵入口直径。

五、阀门、滤网和叶轮的堵塞与故障
  底阀打不开是老式安装(带底阀的吸入装置)中常见的问题。泵搁置时间太长,底阀的橡胶垫圈和阀座粘死,或者铸铁底阀锈死无法开启,启动时水根本进不来。判断方法是拆开泵入口法兰,手动检查底阀是否能自由开启。底阀滤网被泥沙、水草、塑料袋等杂物堵塞也会导致进水不畅,特别是从天然水源(河流、池塘)取水时,滤网堵塞几乎是必然发生的,需要定期清理。
  叶轮磨损严重后,叶片变薄、出口宽度变大,泵的扬程-流量曲线整体下移,原本能打到的高度现在打不到了。磨损的原因可能是介质中含固体颗粒的长期冲刷,也可能是汽蚀造成的材料剥落。如果叶轮已经磨薄到肉眼可见的程度,必须更换,修补的意义不大。
  出口管路上的闸阀或止回阀如果出现故障——阀板脱落卡在流道中、阀杆断裂导致阀门无法全开、止回阀弹簧失效阀瓣不回位——都会造成流道局部堵塞,流量锐减甚至完全阻断。这类故障的特点是泵出口压力很高但流量为零或极小,说明泵在运转但水出不去。出口管道的砂眼或法兰泄漏会导致已经建立的压力流失,表现为压力上不去、流量不足。
  提不上水这个故障,表象单一但原因链条很长。排查时建议按照"先外后内、先易后难"的顺序:先看电源和转向是否正常,再检查管路有没有漏气漏水,然后确认吸程是否超限,最后才拆解泵体检查内部磨损。大部分情况下问题出在前三个环节,不需要拆泵就能解决。

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