齒輪泵作為工業(yè)區(qū)域重要的流體輸送設(shè)備,其流量調(diào)節(jié)和故障停機(jī)問題直接關(guān)系到生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文將詳細(xì)介紹齒輪泵的流量調(diào)節(jié)方法和常見停機(jī)原因,為工程技術(shù)人員提供實(shí)用參考。
在工業(yè)生產(chǎn)中,齒輪泵流量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)是確定工藝穩(wěn)定的關(guān)鍵。守舊的調(diào)節(jié)方法是通過旁路回流來實(shí)現(xiàn)。這種方法是在泵的出入口管路設(shè)置旁通回路,將多余的流量引回進(jìn)入口或儲(chǔ)罐。雖然簡(jiǎn)單穩(wěn)定,但會(huì)造成大的能量浪費(fèi),特別是在高壓系統(tǒng)中,通過閥門節(jié)流的能量損失愈為明顯。某液壓系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,采用旁路調(diào)節(jié)時(shí),系統(tǒng)速率可能降低30%以上。
采用變頻調(diào)速是現(xiàn)代工業(yè)中越來越普及的流量調(diào)節(jié)方法。通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)齒輪泵的輸出流量,可以實(shí)現(xiàn)流量的無級(jí)調(diào)節(jié),且節(jié)能效果不錯(cuò)。實(shí)踐表明,在負(fù)荷變化大的系統(tǒng)中,變頻控制可節(jié)能20%-40%。但需要注意的是,齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過低,一般不應(yīng)低于額定轉(zhuǎn)速的30%,否則會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑不足和容積速率大幅下降。某化工廠的潤(rùn)滑油供給系統(tǒng)改造后采用變頻控制,不僅實(shí)現(xiàn)了流量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié),年節(jié)電量愈達(dá)到3.5萬度。
多泵并聯(lián)運(yùn)行是另一種實(shí)用的流量調(diào)節(jié)方案。通過控制運(yùn)行泵的數(shù)量來匹配系統(tǒng)需求,特別適合流量變化范圍大的場(chǎng)合。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于每臺(tái)泵都能在速率不錯(cuò)區(qū)工作,但需要正確設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)和控制系統(tǒng),避免相互干擾。某大型液壓站采用三臺(tái)齒輪泵并聯(lián),根據(jù)壓力信號(hào)自動(dòng)啟停泵組,既確定了系統(tǒng)穩(wěn)定性,又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能運(yùn)行。
調(diào)節(jié)齒輪泵的排量也是一種直接流量控制方法。對(duì)于可調(diào)式齒輪泵,通過改變齒輪的嚙合位置或使用可變排量機(jī)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。這類泵結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,成本較不錯(cuò),但在某些場(chǎng)合具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)。某塑料擠出生產(chǎn)線采用變量齒輪泵,可根據(jù)工藝要求準(zhǔn)確控制熔體流量,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性明顯提升。
除了上述方法,在實(shí)際應(yīng)用中還可以通過一些組合策略來實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)節(jié)效果。例如將變頻控制與旁路調(diào)節(jié)相結(jié)合,在主要依靠變頻調(diào)速的同時(shí),保留旁路作為應(yīng)急和微調(diào)手段;或者采用壓力補(bǔ)償控制,使泵的輸出流量自動(dòng)跟隨系統(tǒng)需求變化。這些方法都需要根據(jù)具體工況進(jìn)行不錯(cuò)設(shè)計(jì)和調(diào)試。
齒輪泵在運(yùn)行過程中突然停機(jī)是常見的故障現(xiàn)象,其原因多種多樣。電源問題是主要考慮的因素。突然斷電、電壓異?;蛳嘈蝈e(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)。某車間曾因電網(wǎng)電壓驟降導(dǎo)致多臺(tái)齒輪泵同時(shí)停機(jī),后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是變壓器故障所致。電氣保護(hù)裝置動(dòng)作也是常見原因,如過載保護(hù)、短路保護(hù)等,這些都需要仔細(xì)檢查電氣系統(tǒng)。
機(jī)械故障是造成齒輪泵停機(jī)的另一大類原因。軸承損壞是常見的機(jī)械故障,會(huì)導(dǎo)致泵軸卡死或異常振動(dòng)。齒輪磨損或斷裂會(huì)使泵全部失去工作能力,這種情況通常伴有異常噪音。某潤(rùn)滑油泵因長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行,導(dǎo)致齒輪斷齒而突然停機(jī)。機(jī)械密封失效雖然不會(huì)立即導(dǎo)致停機(jī),但嚴(yán)重的泄漏會(huì)觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作。
介質(zhì)問題同樣可能引發(fā)停機(jī)。輸送介質(zhì)中含有過多固體雜質(zhì)會(huì)造成齒輪卡死;介質(zhì)粘度過高會(huì)使啟動(dòng)扭矩超出電機(jī)能力;介質(zhì)溫度異??赡芤鸨皿w變形或密封失效。某燃油輸送泵曾因油品中水分含量過高導(dǎo)致內(nèi)部銹蝕而卡死,停機(jī)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪表面已嚴(yán)重?fù)p傷。
系統(tǒng)壓力異常也是需要關(guān)注的停機(jī)原因。出入口管路全部堵塞會(huì)造成壓力急劇升高,觸發(fā)控制閥動(dòng)作或使電機(jī)過載;進(jìn)入口阻力過大則會(huì)導(dǎo)致氣蝕和供料不足。某液壓系統(tǒng)因過濾器堵塞導(dǎo)致進(jìn)入口真空度過高,造成泵的汽蝕損壞而停機(jī)。
過熱保護(hù)是現(xiàn)代化設(shè)備常見的停機(jī)原因。軸承溫度過高、介質(zhì)溫度超標(biāo)或環(huán)境溫度過高等都會(huì)觸發(fā)溫度保護(hù)裝置。這種情況通常不是突然發(fā)生,而是有一個(gè)溫度逐漸升高的過程。某高溫油泵因冷卻系統(tǒng)故障,運(yùn)行2小時(shí)后溫度達(dá)到設(shè)定值而自動(dòng)停機(jī)。
除了上述主要原因外,還有一些相對(duì)少見的停機(jī)原因也需要了解。如聯(lián)軸器斷裂、鍵連接失效等機(jī)械連接問題;控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的誤動(dòng)作;安裝基礎(chǔ)松動(dòng)引起的振動(dòng)超標(biāo)等。這些情況雖然發(fā)生概率較低,但一旦出現(xiàn)往往會(huì)造成嚴(yán)重后果。
當(dāng)齒輪泵發(fā)生停機(jī)故障時(shí),系統(tǒng)的排查步驟很關(guān)鍵。起先要觀察停機(jī)時(shí)的現(xiàn)象:是突然停止還是緩慢停轉(zhuǎn);有無異常聲響或冒煙;保護(hù)裝置是否動(dòng)作等。然后檢查電氣系統(tǒng):電源是否正常;保險(xiǎn)絲是否熔斷;保護(hù)繼電器狀態(tài)如何。接下來檢查機(jī)械部分:手動(dòng)盤車是否靈活;軸承有無卡滯;密封是否泄漏等。檢查介質(zhì)和系統(tǒng)狀況:過濾器是否堵塞;閥門位置是否正確;介質(zhì)性質(zhì)和溫度是否正常。
防預(yù)性維護(hù)是減少停機(jī)事故的手段。定期替換軸承和密封件,避免突發(fā)故障;定期化驗(yàn)油品質(zhì)量,防止介質(zhì)問題;定期檢查電氣系統(tǒng),確定穩(wěn)定供電。某企業(yè)通過實(shí)施季度維護(hù)計(jì)劃,使齒輪泵的故障停機(jī)時(shí)間減少了70%。
隨著技術(shù)進(jìn)步,智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為防預(yù)停機(jī)提供了新的解決方案。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、溫度、壓力等參數(shù),可以提前發(fā)現(xiàn)潛在故障。某智能工廠為關(guān)鍵齒輪泵安裝了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了故障預(yù)警和預(yù)測(cè)性維護(hù),意外停機(jī)次數(shù)降低了90%。