高速泵故障分析和质量控制

图&
高速泵结构
表 - 统计了 &’’( 年以来现场运行的高速泵 各种故障模式发生概率等级， 这是根据 567&/’& 《故障模式、 影响及危害性分析程序》 划分的。 高速泵各种故障模式所占总故障的比率如图 - 所示。 图 / 给出了高速泵的故障模式危害性矩阵 图。 由图 / 可确定并比较高速泵各种故障模式的 危害程度， 进而确定改进措施的先后顺序： （&） 齿轮故障为 ! 类严酷度， 是首 % 级概率， 先重点解决的问题；
本所研制的高速泵为小流量、 高扬程的单级 离心 泵。 流 量 范 围 为 )*+ , &-)./ 01， 扬程达 转速达 /))))20.34。高速泵 主 要 由 泵 壳、 -))).， 增速箱 （包括高低速齿轮、 轴和轴承等） 、 泵端结构
-*& !"#$% 表 根据 &’’( 年以来高速泵现场使用中发生的 。 故障统计进行了故障模式及影响分析 （ !"#$%） 表 & 给出高速泵的故障模式及影响分析表。表 & 中严酷度是按故障模式的最终影响进行分类的： （灾难性的） ： 泵的流量、 压力和扬程消 !类 失， 导致生产线停产； （致命的） ： 部分功能丧失， 导致泵的流 "类 量、 压力下降， 扬程减小； （临界的） ： 振动、 噪声大， 单项功能丧失， #类 泵的寿命减少， 可靠性降低； （轻度的） ： 某些性能指标超标、 噪声大 $类 故障模式危害性分析
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345 6 (1， 74 6 !!， (’’!
表! 产品或 代码 功能标志 功能 故障模式 整体断裂轮 齿 损 坏， 渗 氮层被磨削 介质泄漏量 超标
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高速泵的 "#$%& 表 故 故障原因 齿轮 加 工 精 度 不 够， 热处理不好， 渗 氮层过厚等 机械密封磨损或损 坏 有颗粒状异物进入 油泵， 啮合齿轮损 坏， 铜衬磨损 材质 不 对， 结构不 合理， 其它部件的 问题造成叶轮损坏 局部 影响 丧失传 动增速 作用 失去密 封作用 障 影 响 最终 影响 生产线停产 环境 受 到 污 染， 若为特殊 介质， 导致发 生事故 泵出 口 压 力 下降 泵出 口 流 量 低或 没 有 压 力 增速箱损坏 高一层次 影响 泵 无 流 量、 压力 和扬程 泵的出口 压力下降 轴 承 磨 损， 增速 箱齿轮磨 损或损坏 汽蚀 轴转动不 灵活或烧 毁 超标严重 导致漏电 油泵不供 油 对油泵和 增速箱产 生振动
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结束语
研究所环境控制技术分所
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械
2554 年第 23 卷第 44 期
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故障 严酷 补偿 检测 度类 措施 方式 别 无 无
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高 速 轴、 中速轴啮 传动增速 合齿轮 机械密封 防泄漏
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无
无
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润滑油系
供应增速 箱润滑油 对流体做 功 支承高速 轴和低速 轴 保证电机 绝缘 为油泵提 供动力 支承增速 箱和润滑 油泵等
油压低或停 止供油
失去润 滑功能 不对流 体做功
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分析与对策 齿轮故障
齿轮 润滑油系 机械密封 叶轮 轴承 泵壳 油泵电机 电机绝缘电阻
（(） 引起"级严酷度， 故障率是 2 级故障模式的有 机械密封、 润滑油系和叶轮； （)） 轴承故障能引起 " 级严酷度， % 级故障 率； （*） 电机绝缘电阻、 油泵电机和泵壳问题虽为 但严酷度较低， 是一般要解决的问 % 级故障率， 题。 （+） 高速泵各种故障模式均在 # 级严酷度， % 级故障率以上 （除 ’. 泵壳振动大） ， 所有故障都必 须归零。
#
王宏伟
提出 对研制的高速泵在使用过程中所发生的故障进行了有关 !"#$% 分析， 高速泵故障 !"#$% 分析 质量控制
了相应质量控制措施， 提高了高速泵的质量可靠性。 关键词
本文收集了 &’’( 年以来本所研制的高速泵 现场运行中所发生的故障案例， 采用 !"#$% 方法 进行质量分析， 并提出了相应质量控制措施。 高速泵结构简介
对此我们改进了工艺， 加强了对操作工人和 检验人员的培训， 并对加工完的齿轮进行 #""& 入库复验， 编号建档， 进入泵总装质量卷宗。 !’( 润滑油系故障 润滑油系包括齿轮油泵和油路。油压低主要 是齿轮油泵啮合精度不好。此外， 润滑油和齿轮 箱不清洁， 使得油路堵塞也会导致油压低或高， 妨 碍供油。 对啮合齿轮进行重新检查， 修改齿形、 齿向， 在装配前加强对油泵的重复检验， 并注意保持润 滑油和齿轮箱的清洁。 !’! 叶轮故障 叶轮故障原因一方面是合同要求的设计工况 与实际使用情况差别较大， 有的介质是气) 液混合 物， 叶轮承受较大的冲击载荷， 产生疲劳应力， 造 成叶轮断裂； 另一方面是叶轮与诱导轮配合不好 造成的。 在设计新产品时， 应主动了解使用方的实际 工况条件， 再确定叶轮参数和结构， 并合理选择诱 （上接第 ." 页） 但转速变化的影响较大。不论管路特性处于何种 状态， 离心泵变转速调节流量均有十分显著的节 能效果。
有些虽能达到要求， 但损坏体断口为早期疲劳破 坏， 可以判断很大程度上是工艺和加工造成齿轮 精度没有达到图纸和技术条件要求。没有严格按 技术要求检验造成超差齿轮进入装配线也是原因 之一。
图!
故障模式发生概率与严酷度矩阵图
"# $ "% 为表 # 中的故障模式代码
导轮与叶轮的配合尺寸。 !’* 轴承故障 轴承一般为被动受损， 尤其润滑系统故障是 造成轴承故障的主要原因； 有时轴承精度等级与 使用要求不符也会造成轴承损坏。 首先， 装配前加强检验， 严格控制质量， 核对 装配尺寸。装配时应注意调整， 保证润滑系统工 作正常， 以使轴承得到充分润滑。 !’+ 机械密封故障 目前所选用的机械密封都是标准件。经比 较， 国产的机械密封比国外的机械密封在材质和 结构上均略逊一筹。但进口高速泵的机械密封故 障率也不低。 采购时应高标准要求分承包方， 并加强进货 检验； 建议采用模拟试验确定各参数状态， 以确保 机械密封的高可靠性。 装配不当可引起多种故障， 此外由表 # 可知， 所以装配应严格加以控制。 * 效果
电机损坏 增速 箱 不 能 得到润滑 可靠性下降
无
无
#
’-
无
无
#
’.
有 杂 物 进 入 泵 内， 电动机和泵对中不 噪声大 好
无
无
$
表( 序号 ! ( ) * + , . 合计
高速泵故障模式发生概等级 故障模式 出现故 障次数 !!! !’ , + ) ! ! +* 所占总故障 比率 （/ ） )!0+ (’0) !.0+ !!0! 10) +0, !01 !01 !’’0’ 发生概 率等级 &级 2级 2级 2级 %级 %级 %级 %级
作者简介： 余金宝， 男， 副所长， 研究员。通讯地址： #"""-. 北 京 ,("" 信箱 ## 分箱。
在制冷空调系统中使用交流变频器调节水泵的转 速进行变流量调节， 虽然一次性投资稍大， 但节能 效果显著。长期使用将取得较好的经济效益。
朱贞涛 (!""!# 安徽合肥市长江西路 %%% 号合肥通用机械
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流
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机
械
-))& 年第 -’ 卷第 && 期
故障诊断
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（包括叶轮、 诱导轮和泵壳扩压器等） 、 密封体 （包 括机械密封和辅助密封系统） 等组成， 其结构见图 &。 高速泵的 !"#$% 分析
!!!!!!" 摘 & 等。 -*-
高速泵故障分析和质量控制
中国航天科技集团公司北京第十一研究所 要 余金宝
齿轮的加工质量明显提高， 齿形公差、 齿向公 差由以前的 %、 （个别参数曾达到 #" 级） ， , 级精度 级精度， 有些达到 、 级 提高到目前普遍是 *、 + ( ! 。齿距极限偏差、 圆 精度 （个别已达到 # 级精度） 跳动公差等都有相应提高。经采取上述措施后， 润滑油泵灵活性改善， 油压基本稳定， 大大改善了 高速泵的供油条件， 润滑良好。叶轮使用情况良 好， 基本不发生故障。轴承运行正常， 工作稳定。 对于机械密封， 鉴于材料、 加工工艺还较落后， 故 这一问题作为以后的研究课题。为了减小故障发 生率， 把机械密封的适用范围缩小， 最大限度地控 制质量。 采取措施后， 各部件的质量得到控制， 泵的整 体质量得到提高。经过半年的观察， 各厂家的泵 运行平稳， 寿命明显延长， 增强了可靠性。
无无"’*叶轮断裂无
无
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轴承 电机绝缘 电阻 润滑油泵 电机 泵壳
破碎生锈 绝缘电阻超 标 启动时不转 动 振动大
润滑 不 良， 装配不 失去支 当， 精度等级不符， 承功能 生产现场进水 生 产 现 场 进 雨 水， 绝 缘 性 装配方法不当 能下降 电路接反 不能为 油泵提 供动力
无
无
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图( 高速泵各种故障模式所占总故障的比率
从设计计算、 制造工艺两方面查找原因， 并与 进口件分析对比。首先反复核对图纸和计算书， 没有发现设计问题， 故排除设计方面问题。然后 对同一批次齿轮进行重新检验， 发现有些齿轮精 度不够， 齿形公差、 齿向公差大部分达不到要求，
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