《泵与风机测试技术》

学习报告

水泵实验过程中常见故障及原因分析

学院：机械工程学院

班级：2011级工程硕士 姓名：朱浩

学号：2011G121

20xx年5月

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水泵是使液体增压或输送液体的机械。水泵将机械能或其他能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、乳化液、油、悬乳液、液态金属和酸碱液等，也可输送含悬浮固体物的液体以及气体、液体混合物。根据不同的工作原理可分为叶片泵、容积水泵等类型。叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量。衡量水泵性能的技术参数有流量、效率、吸程、水功率、轴功率、扬程等。

水泵出厂前应当进行试验，以保证其性能参数达到国标相关要求。为了满足国家相关生产规定要求以及企业提升自身研发能力和控制产品质量需要，投资建设泵试验台企业呈快速上升趋势。

对于一些大企业，已经认识到检测系统的重要性，不论是对产品的质量监控还是品牌效应。企业有足够的实力建立更科学严谨的测试系统，对水泵的检测指标也更全面。企业会制定高于国家标准的企业标准，严格控制合格率。另外，由于国内许多大企业面向国际市场，而国外客户把水泵企业是否有有水泵测试台做为其供应商的首要条件。这对企业建立高标准测试系统起到较大的督促作用。由于潜油泵要下降几千米安装，其吊装成本较高，一旦泵在井下发生故障，由于维修停产会给采油企业造成的巨大的损失，因此，保证潜油泵的质量成为采油企业重中之重，完全有必要建立一套自己的测试系统。

水泵测试系统主要用于实验室，本身性质决定了其销售不是大批量的，通常每个企业购置一套系统即可，即便是独资的厂家，每条生产线配一套试验台，有四五套也就足够了。做好水泵的性能测试，提高水泵运行性能，势在必行！但是在泵在性能测试过程当中会遇到一系列的问题。

一、泵的性能试验过程中常见故障及其原因分析

（一）开启以后不出水，其主要原因分析

1)引水不足。因为离心泵是不能自行抽气的，引水时必须使叶轮一半以上

有水（卧式结构）。也就是说水应该没过叶轮中心线以上方可开车。对于立式结 构的泵，首级叶轮应全部浸没在水中，否则泵不能正常出水。

2)根本引不上水。由于引水方式不对（引水的部位不对，对双暖中开泵 2

来说应在泵盖上顶引水，多级泵和油泵最好是出口某处引水），或者是管道漏气 所致，需重新考虑引水方式或重新安装管道（特别是吸入侧管路系统），解决密封性的问题。

3)虽然引上水，还是不能正常工作。应检查被试验泵的安装高度是否符合

该泵汽蚀余量的要求，因为泵的运行处于严重汽蚀状态时，也是不能正常工作的；或是泵和吐出管路中存气严重，没有把存气充分排尽。

4)检查吸人侧阀门是否启开（即是否失灵），或者吸人管路是否有堵塞，若有此问题也会不上水而影响正常工作。

5)泵本身装配质量。如没有拧紧螺栓而造成揖气，或密封圈、密封垫损坏，或根本投装，有时甚至根本投有装叶轮，开车启后当熟不出水。

（二）开启后水量不足的主要原因分析

1)驱动电动机的转向与泵的转向不符（即泵反转）

2)吸入管道系统（包括管道，接头，阀门密封填料，吸入导压管，负压（真空）仪表等）存在微量漏气现象，也会使流量和扬程减少。

3)吸入管道有一定程度的堵塞现象，也会使流量和扬程减少；

4)有较严重汽蚀现象发生（即泵的几何安装高度过高，或吸入管路 中的阻力损失过大）也会使流量和扬程不够。

力损失

5)泵本身问题，即叶轮装反，或叶轮流道严重堵塞，密封圈或密封垫微量漏气等

(三)试验时大流量开不上去的主要原因分析

1)大流量开不上去，但扬程也没有降下来，这说明性能试验只做了一半或多一点。这主要是吐出管路系统（特别是流量测量段）阻力过大，泵自身扬程已克服不了这些阻力，需要更换阻力损失较小的流量计，或在流量计前面（上游）串联上一台流量等于或稍大于被测试泵的辅助泵。

2)大流量开不上去，同时扬程值也明显下降，其主要原因分析：

①吸人管路局部遁流面积太小，或泵本身的过流能力太小，如Di、bi、P 过小，排挤现象显著。

②大流量已发生汽蚀。

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③泵设计时所选的水力模型本身水力性能不佳泵效率低。

◆泵效率低的因素主要有以下几个：

1、泵本身的效率是最根本的影响。同样工作条件的泵，效率可能相差15%以上。

2、离心泵的运行工况低于泵的额定工况，效率低，耗能大。

3、电机效率在运行中基本上保持不变，因此选择一台高效率的电机至关重要。 4机械效率的影响主要与设计及制造质量有关。泵选定后，后期管理影响较小。

5、水力损失包括水力摩擦和局部阻力损失。泵运行一定时间后，不可避免地造成叶轮及导叶等部件表面磨损，水力损失增大，水力效率降低。

6、泵的容积损失又称泄露损失，包括叶轮密封环、级间、轴向力平衡机构三种泄漏损失。容积效率的高低不仅与设计制造有关，更与后期管理有关。泵连续运行一定时间后，由于各部件之间摩擦，间隙增大，容积效率降低。

7、由于过滤缸堵塞、管线进气等原因造成离心泵抽空及空转。

8、泵启动前，员工不注重离心泵启动前的准备工作，暖泵、盘泵、灌注泵等基本操作规程执行不彻底，经常造成泵的气蚀现象，引起泵噪声大、振动大、泵效低。

9、安装时，泵、转矩转速传感器、驱动电动机三轴不同心。

（四）实验结果性能偏小的主要原因分析

1）、泵吸入系统或者泵本身的吸入侧有极微量的漏气现象存在。

2）、测量误差超标（如实验方法不合理，测量仪表选用不合理，或数据显示有误，实验人员没有按照有关操作规程操作）。

3）、泵本身的问题：叶轮的过流面积过小；叶轮外径不够；叶轮的进出口叶片宽度、安放角、叶轮叶片的形状和扭曲情况、叶片包角等不符合设计图纸的要求；装配时叶轮出口中心与螺壳或导叶进口中心不对中。

4）、泵内部泄露严重，容积损失大大增加。

（五）试验结果性能偏大的主要原因分析

1)测量误差原因（即流量或测压仪表测量误差超标）。

①流量或压力测量方法有问题，应该用其他方法或其他仪表重测。

②测量仪表选择不合理，或测量仪表的精度已超差。

③测量环境不符合测试要求，如振动、强电磁场干扰、仪表没有接地。 4

④试验人员没有按有关程序操作。

2)泵的叶轮外径过大，流道过宽（叶轮的叶片进出口宽度过宽）。

二、汽蚀试验中常见的故障及其原因分析

1)调不到预定需做汽蚀试验的工况点，其原因是吸人管路系统中有漏气的地方。

2)调几点人口表压力值后，扬程值明显下降，其主要原因有：

①有喘振现象，这时需要放慢调节速度，即当调节人口表压力Pi值时，发现出口表压力值下降明显，但以后尚在缓慢回升中，需耐心等待，直至完全恢复为止。

②泵过流面积过大，使容腔内存气严重，一时无法将气带出去。

③吸人管路系统有漏气的地方。

④泵本身的汽蚀性能差。

3)试验结果汽蚀余量达不到要求：

①吸人管路系统或泵本身（靠近吸人侧）有漏气的地方。

②测量仪表误差过大或失灵。

③Pi的调节速度过快，或Pi改变幅度值过大。

④泵本身汽蚀性能不好，可检查以下几个方面：

a．检查D]和Do是否符合图纸（入口过流面积）的要求。

b．检查叶片进口安放角是否符合图样要求口。

c．检查叶片进口边的厚度是否符图。

d．检查叶轮叶片进口边是否齐口，轮廓处是否有凹凸不平的地方。

三、运行过程中常见的主要故障及其原因分析

（一）启动故障

泵不能启动或启动负荷大原因及处理方法如下：

1)电机不能正常启动

如果是电动机作为原动装置，首先用手拨动电机散热风扇，看转动是否灵活：如果灵活，可能为启动电容失效或容量减小，当更换相同值的启动电容；如果转不动，说明转 子被卡死，当清洗铁锈后加润滑油脂，或清除卡转子的异物。 2)泵卡住。处理方法是用手盘动联轴器检查，必要时解体检查，消除动静部分故障。

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3)填料压得太紧。处理方法是放松填料。

4)排出阀未关。处理方法是关闭排出阀，重新启动。

（二）运转故障

1）流量不足或停止

可能的原因是：①叶轮或进、出水管堵塞，应清洗叶轮或管路；②密封环、叶轮磨损严重，应更换损坏的密封环或叶轮；③泵轴转速低于规定值，应把泵速调到规定值；④底阀开启程度不够或逆止阀堵塞，应开打底阀或停车清理逆止阀；⑤吸水管淹没深度不够，使泵内吸人空气；⑥吸水管漏气；⑦填料漏气；⑧密封环磨损，应更换新密封环或将叶轮车圆，并配以加厚的密封环；⑨叶轮磨损严重；⑩水中含砂量过大，应增加过滤设施或避免开机。

2）声音异常或振动过大

泵在正常运行时，整个机组应平稳，声音应当正常。如果机组有杂音或异常振动，则往往是水泵故障的先兆，应立即停机检查，排除隐患。水泵机组振动的原因很复杂，从引发振动的起因看主要有机械、水力、电气等方面，从振动的机理看主要有加振力过大、刚度不足、和共振等。其原因可能有：机械方面：①叶轮平衡未校准，当即刻校正；②泵轴与电动机轴不同心，当校正；③基础不坚固，臂路支架不牢，或地脚螺栓松动；④泵或电机的转子转动不平衡。水力方面：①吸程过大，叶轮进口产生汽蚀；水流经过叶轮时在低压区出现气泡，到高压区汽泡溃灭，产生撞击引起振动，此时应降低泵的安装高度；②泵在非设计点运行，流量过大或过小，会引起泵的压力变化或压力脉动；③泵吸入异物，堵塞或损坏叶轮，应停机清理。④进水池形状不合理、龙其是当几台水泵并联运行时，进水管路布置不当，出现漩涡使水泵吸入条件变坏。共振引起的振动，主要是转子的固有频率和水泵的转速一致时产生，应针对以上故障原因，做出判断后采取相应的办法解决。

3）水泵发热

原因：轴承损坏；滚动轴承或托架盖间隙过小；泵轴弯曲或两轴不同心；胶带太紧；缺油或油质不好；叶轮上的平衡孔堵塞，叶轮失去平衡，增大了向一边的推力。排除方法：更换轴承；拆除后盖，在托架与轴承座之间加装垫片；调查泵轴或调整两轴的同心度；适当调松胶带紧度；加注干净的黄油，黄油占轴承内 6

空隙的左右；清除平衡孔内的堵塞物。

4）泵耗用功率过大

泵运行过程若出现电流表读数超常、电机发热，则有可能是泵超功率运行，可能的原因：（1）泵内转动部份发生磨擦，如叶轮与密封环、叶轮与壳体；（2）泵转速过高；（3）输送液体的比重或粘度超过设计值；（4）填料压得过紧或填料函体内不进水；（5）轴承磨损或损坏；（6）轴弯曲或轴线偏移；（7）泵运行偏离设计点在大流量下运行。

5）泵抽不出液体

原因及相应解决办法：（1）没有灌注液体：可以重新灌泵解决问题。（2）吸入管、出水管或泵的流道堵塞：可以通过消除杂物排除故障。（3）吸入管或泵内没有排净气体：需要检修吸入管路并排净气体。（4）吸上高度超过允许范围：在允许范围内，吸上高度重新按装泵。（1）压出管路太细，管路损失太大：更换适合的压出管路。（2）使用扬程超过了设计扬程：重新选择另外一台泵。（3）输送热的、挥发性的介质：需要降低吸程或采用倒灌按装。（4）泵的转向反了：把泵打开纠正转向，重新开机运行。

四、水泵技术的发展前景展望

水泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。如今，历史已进入到二十一世纪，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。

近年来，各种新材料的开发和应用是推动泵技术发展的一个重要因素。泵的零部件采用了各种各样的新材料，所带来的好处主要是延长了泵在腐蚀性介质中的使用寿命和可靠性，并扩展了泵的使用范围。同时，涂覆技术和材料的表面处理技术在改善泵的流动特性、耐腐蚀性和耐磨性方面变得日益重要，具有广阔的应用前景。泵未来主要向以下几个发面发展。

1）向多品种和多用途的方向发展，为满足不同工况和用途的需求，泵产品势必向扩大品种规格、拓展性能范围方向发展。目前国内泵产品在规格、品种和用途广泛性方面还有待于进一步提高。例如，对于高压小流量用泵、混合酸用泵和腐蚀性极强的化工浆料用泵等，还需要不断开发新品种。

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2）向机、电、仪一体化的方向发展，泵产品不论是小型的家用泵、建筑用泵等通用泵，还是大型的石化、电力等工业装置用的流程泵，都在向机、电、仪一体化的方向不断发展，使泵产品更加高效、节能，使用维护更加方便，提高可靠性，延长寿命，为用户带来更大的收益。

3）向大型化和高速化的方向发展，随着电站、石化装置和水利工程等朝着大型化、规模化的方向发展，泵作为其配套产品必然朝着大型化和高速化的方向发随着中国流体机械制造水平的提高，泵与风机的效率和可靠性不断提高，但泵与风机在实际运用中故障的情况仍较多，完善系统设计、做好定期维护工作是提高泵与风机可靠性的关键，总结经验，针对不同的故障采用针对性的方法对减少风机非计划停运也非常重要。 随着技术的不断进步，泵产品必将向智能化方向发展，能够对压力、流量、温度和振动等参数进行监测；能够对泵的轴、轴承和密封的状况进行评估；能够对故障的原因进行诊断等。泵行业的技术发展将集中体现在设计电子调节系统、改善驱动装置和寻求新的材料等方面。

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第二篇：泵与风机实验报告-

风机性能实验报告

姓名： 

学号： 

专业：核工程与核技术

1.      实验目的

（1）  帮助学生建立对风机及其基础理论知识的感性认识；

（2）  熟悉离心风机的运行操作；

（3）  掌握风机主要性能参数的测量，风机性能参数的修正，风机性能曲线、管路特性曲线的绘制等；

（4）  为将来使用风机、进行风机性能研究打下良好的实践基础。

2.      平台概述

风机性能实验台的系统示意图如图1所示，是个集风机性能实验、空气流量计标定实验于一体的综合实验平台。

图1  实验平台系统图

与风机性能实验相关的主要组成如下：

（1） 风机－包括四台实验风机，均用作送风机，依次称为＃1、＃2、＃3、＃4风机，＃1、＃2、＃4为离心式风机，＃3为轴流式风机，＃1、＃2风机的型号为C6-48，＃3风机的型号为T35-11-3.15-2，＃4风机的型号为4-72。

（2） 管道与管件－＃1、＃2、＃3、＃4风机出口对应的风管分别为DN100（98）、DN100（98）、DN200（207）、DN300（305），括弧内为实际内径，单位mm。＃1风机进口直接通大气，出口风管末端配有节流风帽；＃2风机进口配有球形风口，出口风管末端配有节流风帽；＃3风机进口配有百叶窗风门，出口风管末端配有百叶窗风门；＃4风机进口配有百叶窗风门，出口风管末端配有球形风口。

（3） 电机与控制－每台风机与电机采用直联传动，电机均配有变频器，可实现变速运行。

（4） 测量表计－各台风机均配有出口静压、出口管道风量、转速、电功率测点以及相关表计。每条风道均配置两个风量测量装置，沿着流程的第一个（靠近风机的）为标准毕托管、第二个被标定的均速管（或其它型式流量计），风机性能实验只利用前者。风机进口压力可取大气压力，大气压力与室内环境温度用DPH-Ⅱ型智能大气压力计。

（5） 电气控制柜－包括总电源开关、总电源电压、各台风机的启/停控制开关、变速调节变频调节器（带频率、电流显示，频率显示在上、电流显示在下）。

参数监视柜－包括风机性能参数（风机出口静压、标准毕托管动压、被标定的均速管动压、转速、电功率、大气压力、室温）的显示表计及计算机等。

3.      主要内容

（1） 风机的一般性能实验－包括在电机工频（50HZ）状态下，风机的流量、全压、功率、效率、转速的测量、计算与修正，绘制额定转速下的全压性能曲线、静压性能曲线、电功率性能曲线、装置效率（含电机和变频器）性能曲线。

（2） 风机变速性能实验－通过调节各台风机的变频器，控制风机在不同转速下运行，测试各台风机在不同转速下的性能曲线，绘制风机的通用性能曲线，验证相似定律特例－比例定律的准确性。

（3） 管路特性实验－测试各风机在一定调门开度下的管路特性，绘制相应的管路特性曲线。

注：由于实验平台尚未完全竣工，部分仪表、设备的调试没有结束，暂只能利用＃1、＃2风机进行上述内容。

4.      实验过程与步骤

以下过程在征得指导教师同意后由实验学生进行，如发现问题实验学生应首先及时通报指导教师。

（1）        听实验指导教师讲解，熟悉实验现场、设备、表计（重点是实验风机、变频器调节器、调节风帽、参数显示表计）等，记录所实验风机及其电机的铭牌参数。

（2）        将＃1、＃2风机的变频器调节旋钮缓慢、顺时针旋转（不可快速旋转到底），使电动机电源频率逐渐增大到50Hz，此时两台风机将以最大出力输送空气，稳定2分钟左右，开始进行工况1测试，各工况参数记录在“实验原始数据记录表”中。

表1  ＃1、＃2风机实验工况安排

（3）        工况1结束后，调整频率至45Hz，稳定2分钟左右，开始进行工况2测试；……，直至工况4结束。按表1中的数据关小风帽开度，依次进行测试，直至工况20结束（每个工况调整好之后，稳定1分钟左右再进行测试记录，每个工况记录4个毕托管位置处的动压－见下面附注，实验过程中不要在风机进口、风管出口附近走动，以防引起运行扰动、数据不稳定）。

（4）        工况20结束后，将频率调整至0，关变频器开关；将风帽调整至全开（风帽尖与风管出口截面平齐），为下组学生实验做好准备。

（5）        本组实验结束后，实验数据请指导教师审核。

（6）        当天全部实验结束后，最后一组学生应协作指导教师整理实验现场与设备，关断所有电源、关好实验室门窗等。

附注：参考相关测试要求，对于＃1、＃2风管（DN100），本实验拟测试管内四点动压，半径分别为mm， mm，四点在毕托管标尺的位置分别是：24、42、91、108mm（标尺以其上缘为准，四点依次称为：标1、标2、标3、标4）。

5.      实验数据记录

（1）实验基本情况

实验日期：  2014.5.27  实验开始时间：  16:36   实验结束时间：   5:50      

实验风机序号：   1    

本风机同组实验学生：崔蕾罗跃建陈一韬白若冰      

风机频率调节学生：   崔蕾  白若冰     风帽调节学生：   陈一韬                

毕托管行程调节学生：  罗跃建          

风机铭牌参数：  型号C6-48  电机功率2.2kw  全压1163pa  出厂编号06588 

流量2060m3 /h  主轴转速2900/min                                                      

电机铭牌参数：   型号Y90L-2  编号1  功率2.2kw  电压380v  电流4.7A 

转速2900r/min  标准编号JB/T10391-2002                                                       

（2）实验原始数据记录表（见附表）

6.      实验数据处理

（1）       对各工况实验参数的数据进行预处理，抛弃误差较大的读数，计算各参数平均值。

（2）       按照风机性能参数的计算方法，计算各工况相关性能参数。风机全压计算中可不考虑风机出口截面至出口静压测点间的流动损失；风机与电机间的传动效率取1.0；电机效率取电机铭牌效率；变频器效率取1.0；空气密度按相关公式计算。

（3）       计算同频率的5个工况的平均转速，并将这5个工况的性能参数修正至该平均转速下的数值（利用相似定律）。

（4）       用EXCEL整理实验数据汇总表。

（5）       根据实验数据汇总表，绘制4种平均转速下的风机性能实验曲线（简称“风机实验曲线”）；按50Hz平均转速的风机实验曲线，根据相似定律计算出其它3种转速下的风机性能曲线（简称“风机计算曲线”）。

（6）       根据实验数据汇总表，绘制5种出口风帽位置下的管路特性实验曲线（简称“管路实验曲线”）；对每种风帽位置按50Hz工况参数和坐标原点绘制抛物线（简称“管路计算曲线”）。

（7）       整理实验报告，回答后面的“实验思考题”，用A4纸打印报告。

1）风机性能曲线

2）风机计算曲线

相似原理：

全压

功率

3）风机管路实验曲线

7.      实验思考题

（1）   为什么在每个工况中的出口静压、毕托管动压的记录次数应相对多一些？一般来说，实验中参数记录频率主要取决于哪些因素？

答：出口静压、毕托管动压数值较小，受气流变化影响大，波动较频繁，且对于实验结果比较重要，记录次数应相对多一些。

（2）   “9.实验数据处理”中的“实验曲线”与“计算曲线”的误差怎样？为什么？

答：误差相差不大，都反映出了风机性能曲线的趋势。但由于不同转速下，摩擦及涡流损失不尽相同故实验曲线与计算曲线有一定偏差。

（3）   如果实验用的表计都很准确，我们实验中获得的风机性能与真实性能有无差距，为什么？

答：有，设备环境不同，设备不同都会对风机造成影响。

（4）   一般要求在出口风门关闭情况下启动离心风机，为什么本次实验可以不采用这种方法？

答：离心式风机在空载时所需轴功率最小，一般为设计轴功率的30%左右。在这种状态下启动，可避免启动电流过大，而造成原动机过载。所以离心式风机要在阀门全关的状态下启动，待运转正常后，再开大出口管路上的调节阀门，使风机投入正常运行。而本次实验中在全开状态下仅为0.92Kw，不足设计轴功率2.2Kw的50%，启动电流不会过大，原动机不会过载。