工业水泵问题案例分享之某氮肥厂300S58型再生泵响声汽蚀问题
一基本情况
湖南某氮肥厂有两台300S58型脱硫液再生泵，一用一备，其铭牌参数为：
Q＝790m3/h＝0.219m3/s
H＝58m
N＝1480r/min
NPSHR＝5.8m
配套电机为y315L2—4型异步电机，其铭牌参数为：
Pe＝200kw
V＝380v，I＝361.5A，cosφ＝0.89，ηe＝0.94%
装置情况如图5.19—1所示：
图5.19—1 泵装置示意图
说明：
1.吸入池水位比泵中开面稍低一点，约低5cm；
2.吐出口为12个喷嘴，喷嘴标高为10m；
3.喷嘴处水压要求为0.3～0.4MPa，每个喷嘴的流量为50m3/h，运行时开7至12个喷嘴。即运行流量为350—600m3/h；
4.再生液为40℃左右的碱性液。
二故障现象
泵组于2006年5月24日开始运行，两台泵轮流倒换运行，至5月30日，每台泵累计运行的时间约为70小时。
运行中故障现象表现为：
1.有频率很高的劈劈响声；
2.轴端圆螺母松动；
3.5月29日揭开泵盖检查，发现叶轮叶片出口处工作面上有蜂窝状汽蚀破坏现象。叶片出口边处最严重，有的叶片出口边已有3cm缺口。
三故障原因分析和处理措施
我应邀到现场协助调查、分析和处理这一问题。到达现场之后，首先了解装置情况和运行情况。发现泵吐出压力高达0.7MPa，而且压力表指针剧烈晃动，泵内响声属汽蚀爆破声，说明泵处于汽蚀工况下运行，但吸入水位几乎与泵轴平齐，吸入管路也很短（约3～4m），不可能因为吸上高度太高引起汽蚀，但有可能因为偏工况导致汽蚀（由吐出压力可知泵偏小流量运行）；同时，从汽蚀破坏发生在叶片出口边处而使人想到可能是泵体隔舌与叶轮之间的间隙太小而导致响声和汽蚀。我们且称之为“隔舌汽蚀”。至于轴端圆螺母松动，是由于汽蚀高频振动造成的。
当我提出可能因偏工况而汽蚀，还有可能是因隔舌处间隙太小而汽蚀的分析意见时，业主方的某些人不同意这一观点，他们认为泵内发生异常响声是由于密封环与泵体配合间隙太大（装配时发现密封环与泵体配合很松）而使密封环在运行中振动造成的，叶轮叶片出口边剥蚀和缺掉是由于叶片出口处太薄和材质太差造成的。业主方的这些观点显然是外行话。但他们口口声声称自已在化工厂与泵打交道多年，似乎这些观点是根据过去的工作经验提出的。对此，我也不好过多的反驳。
为了核实泵是否由于偏工况而汽蚀，我叫操作人员将泵吐出阀门由全开状态而逐步关小，直到几乎全关状态，但压力表指示压力始终在0.7MPa左右剧烈晃动。我叫他们又换了一块新表，压力指示变为0.64MPa左右晃动，响声如故。我问他们吐出管上是否还有其他的阀门可以调节流量，他们说可以多开几个喷嘴（此前是开7个喷嘴，流量约为50×7＝350m3/h）。于是我要求逐步增开喷嘴，由7个增至8个、9个，吐出压力也由0.64MPa降至0.58MPa，再降至0.5MPa，至0.4MPa，但泵内响声依然如故。于是业主方说，在0.58MPa（正是泵规定扬程下的压力）都响声如故，证明不会是由于偏工况而汽蚀（意即我的分析意见不正确），我内心也已明白不是偏工况而汽蚀，而多半是“隔舌汽蚀”问题，但我没有说出来，我要让最终的处理结果来说话。
为了解决“隔舌汽蚀”，必须加大叶轮与隔舌的间隙。其方法有两个：一个是錾掉泵体上的部分隔舌，另一个是车小叶轮外径D2（前提是泵扬程有富余量）。
我根据刚作过的压力调节试验，可推算出，当使用流量达到最大时（Qmax＝750m3/h）,所要求的扬程也不会高于54m，泵设计参数（Q＝790m3/h，H=58m）有较大的富余量，于是我决定采取将叶轮外径车小的方法来加大隔舌处间隙，相对而言这是个简易可行的方法。
我叫操作人员将备用叶轮外径由φ432车小至φ418，切割量为3.42%。
这样原设计点参数将变为：
这一参数完全满足使用要求。
四处理过程和结果以及心得体会
当我提出车小叶轮的处理措施后，业主方有多人提出反对意见。反对的理由是：叶轮外径车小后，流量将减小。并且搬出泵厂产品目录所列300S58（D2＝φ435）、300S58A（D2＝φ410）、300S58B（D2＝φ390）的铭牌流量分别为790 m3/s、720 m3/s、684 m3/s的有力证据来说明叶轮外径车小后流量将减少的观点。对此我解释说。你们讲的只是一个流量点，而泵的性能曲线是一条线，车小叶轮后，泵的H—Q曲线仍然是一条线，仍然可保持原流量要求，只是对应流量点的扬程降低了。他们对我的解释似懂非懂，很不理解。我于是说，你们按我的决定去做（即将叶轮由φ432车至φ418），如果不行，顶多陪一个叶轮给你们。
叶轮车小后，开车一试，泵的异常响声消失了，压力表指针也稳稳当当地指在0.6MPa左右，运行电流由240A降至210A。至此，问题已经解决，但业主仍然担心流量不够。其理由是电机电流只有210A，而电机的额定电流是361.5A。因此，我又要对为什么电流只有I＝210A作一番解释。我说按I＝210A计算轴功率约为Pa＝根号3×0.38×210×0.89×0.94＝115kw；而此时泵的Q≈400m3/h，H≈60m，泵效率因为偏小流量区，估计η≈60%。所以泵的轴功率Pa’＝
＝109kw，Pa’与Pa基本相近，即泵此时消耗的功率只有110kw左右。所以电流只能是I＝210A。至此，业主才对车小叶轮的处理措施消除了疑虑。
通过这次故障分析和处理，我有如下体会：
1.这是一个典型的“隔舌海蚀“故障，其特点是频率很高的噼噼响声，其噼噼响声的爆破性没有叶轮汽蚀那么大、那么响；另一个特点是叶片汽蚀破坏的部位刚好在叶片出口边那一线，并且破坏麻点在叶片工作面上向里伸进约3～4cm，严重的导致叶片出口边产生缺口。这是我四十年从事水泵技术工作以来第一次在实践中遇到“隔舌汽蚀“问题，我相信我要是有机会再次遇到这样的问题，我会根据这次得来的经验毫不犹豫地作出判断，并决定处理措施。
2.遇到专业性很强的技术问题，参与处理的人员往往多数是业主方非本专业的技术人员，但是他们又是与此有关的管理人员或技术人员，他们在分析处理这一问题时，出于为了维护业主的利益，对供货方派来的本专业技术人员，一方面希望为他们解决问题，另一方面又不是百分之百的相信；同时由于对本专业的不深入了解，对供方专业人员提出的分析意见和处理措施，总是要提出一些这样或那样的不同意见。为了解决问题，供货方的专业人员要耐心细致地利用专业知识作有理有据地说服工作，扫除各种障碍，使问题得到解决。这也是在处理专业技术问题过程中不可或缺的另一个侧面的工作。
