如何防止离心泵反转带来的损害？

离心泵作为一种通用流体机械,广泛应用于农业灌溉、石油化工、市政工程、国防水利、航海航空等生产生活的各个领域。在实际运用中,离心泵的反转（倒转）是其安全运行的一个隐患。如果不做好离心泵的反转防范工作,轻则损坏密封,重则损害电机,破坏管路,甚至造成更为严重的影响。因此,在离心泵的运行工作中,应特别注意泵的反转问题,做好相应的防范工作。

一、离心泵反转的原因

离心泵的反转可分为主动反转和被动反转。主动反转,指的是电机拖动离心泵机组反转。其主要是电机主接线相序接反导致。此类情况一般发生在离心泵机组调试或开机阶段。被动反转,指的是离心泵拖动电动机反转,即泵出口管路中的液体倒流,引起离心泵的反转,并带动电机反转。此类情况一般由于电机突然失电状态或者泵停机时出口阀门未关闭完全,由于液位差较大引起液体倒流引起,也可能因为阀门关闭过快而产生水流冲击导致。

二、离心泵反转的危害

2.1 泵的损害
离心泵的反转会对离心泵本身造成重大损害。首先离心泵机组长时期反转,会对盘根密封或者有旋向要求的机械密封造成较大的破坏。其次,离心泵反转会对有旋向要求的离心泵结构部件(如轴套锁母、叶轮锁紧螺母等)产生影响。一旦泵发生反转,这些部件就容易松脱,影响水泵的内部结构和部件正常运转。再次,一旦离心泵发生被动反转,短时间内会产生很大的轴向推力及额外的转矩,从而对泵轴承、平衡盘、平衡鼓、轴、叶轮等主要零件产生较大的轴向力和径向力。这些轴向力和径向力,可能导致离心泵轴承损坏,平衡部件的破坏,严重的还会造成泵轴的弯曲或断裂。

此外,多级泵反转可能达到泵转子的临界转速从而引起共振,导致泵机组的损坏。而对于轴流式离心泵而言,其反转可能会达到飞逸转速。泵在运行中突然停电水经过水泵倒流,泵反向旋转,这时的最大转速称为泵的飞逸转速叫。机组发生飞逸时会引起主轴摆度增大并且振动加剧,导致轴瓦磨损,引起其他结构物振动面损坏设备,如果飞逸转速达到最大值并超过允许规定的时间,会造成转子部件的永久性变形损坏。

2.2 电机的损害
离心泵在反转时会产生较大的扭矩,会造成电机风叶上的平衡块及定子磨损,从而导致电机轴承破坏,定子绕组损坏,转子风叶破损。离心泵的被动反转还会使得电机变成发电状态,从而对电机以及泵机组对应的电气线路造成破坏。

离心泵反转对电机的损害程度受泵与电机连接方式影响。若泵与电机采用皮带连接,离心泵反转对电机的影响可能因为皮带打滑而较小。若泵与电机采用联轴器连接,离心泵反转可能先造成联轴器损坏而不破坏电机。若泵与电机采用直接连接、齿轮箱连接、液力耦合器连接,那么离心泵反转可能对电机造成较大损害。

2.3 管路的损害

离心泵的被动反转常伴随产生停泵水锤。停泵水锤是水锤现象中的一种,是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下然停车时,在水泵及管路系统中,因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象固水锤效应有极大的破坏性,停泵水锤是水锤效应中较为严重的一种。水锤的产生,会使得输送管路中压力急剧增大,超过管路正常压力的几倍、几十倍甚至更大。这种较大的压力波动会引起离心泵机组管路系统的强烈振动,同时会破坏管路上的阀门、压力表、流量计等附属装置,甚至会遣成爆管等事故。

三、离心泵反转的防范

3.1 设计上的防范措施

选用转矩相对较小转动惯量相对较大的泵机组或在离心泵机组上加装惯性飞轮,可降低离心泵的反转程度。惯性飞轮安装在水泵机组转动部分,可以避免停泵时水泵转速的急剧下降,防止水柱分离,从而降低水锤压力。这样可以降低停泵水锤的影响,从而有效防范离心泵的反转。加装惯性飞轮的方法多用于卧式泵,且要求现场管路不能太长在管路设计时,适当增加管路的直径、壁厚,以降低管路中液体流速;改变管路纵断面布置形式;减少管道长度等均可以防范水锤效应,从而降低离心泵反转造成的影响。在实际应用中,尽量避免大的高差。如果在高层建筑中使用,可采用分段供水,以减少单台泵出口段管路的高度。

3.2 管路辅助装置

用缓闭止回阀(逆止阀)代替普通止回阀,在防止管路中介质倒流的同时对降低停泵水锤,预防离心泵反转有明显效果。缓闭止回阀具有缓开和缓闭及消除水锤的技术特性,实现了轻载起泵并防止停泵时水锤的产生閂缓闭止回阀通过缓闭的方式来消除水锤,预防离心泵反转,其灵敏度高,简易可行,安全可靠,密封性好,在实际应用中较为普遍,主要用于中小型泵站。

液控缓闭蝶阀,在断电时可按预定的时间和角度,分快、慢关二阶段关闭,能有效地降低管网中压力的波动,消除液体在管网中的水锤危害,控制水泵反转,从而保护水泵和管网系统的安全可靠运行,同时还可将其作为水泵主阀使用,一阀代两阀(闸阀和逆止阀。液控缓闭蝶阀操作简便,安全可靠,在流量较大、扬程较高、管路较长的情况下,也能产生良好效果,已在安全性要求较高的泵站中广泛应用。

在泵出口管路不长、泵扬程较低时,可取消止回阀,而在管路的出口处加装拍门,可以有效地防止离心泵在停机时反转。在离心泵启动时,因介质的冲击作用,拍门自动打开;而在离心泵停机时,因自重和介质倒流压力的作用,拍门自动关闭,以防管路中介质倒流,引起离心泵反转。拍门的结构简单,价格低廉应用于排灌泵站中。

3.3 运行操作防范措施

在离心泵调试与起泵时,首先用点动电机的方式以观察其旋转方向,确定电机转向与离心泵的旋转方向相同。如果转向相反,任意更换两根电机主电源接入导线的位置即可。

在离心泵机组运行时,对机组进行巡视检查,观察离心泵机组运行情况以及机组相关电气设备状况,从而减少因温度过高、过压保护等原因引起的停电事故,防止离心泵被动反转。在离心泵机组停机时,要做到先关闭出口阀门再关闭离心泵电源。关闭出口间门时分多次缓慢关闭。若离心泵采用变频控制,在停机时可通过变频逐步减小泵转速,以防泵急停引,从而预防离心泵的反转。

离心泵机组反转问题将对其安全运行造成重大影响。因离心泵反转而引发的事故屡见不鲜。人们应当重视该问题造成的危害。在实际运用中,应根据实际情况,充分考虑离心泵反转问題,尽可能采用经济适用、安全可行的防范措施,以提高离心泵机组运行的可靠性。