高压水除鳞柱塞式往复泵故障分析及预防

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1、稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING高压水除鳞柱塞式往复泵故障分析及预防徐志辉、王红波、杨淋栋、乔军伟(西部钛业板带厂)摘要：西部金属材料股份有限公司稀有难熔金属板带材2800热轧生产线采用电动往复泵高压水除鳞系统，该系统主要由高压电动往复泵、蓄能器及各种阀门管路附件组成，并用PLC变成实现各种逻辑功能。电动往复泵高压水除鳞系统主要用于普碳钢、不锈钢在热轧生产过程中除去氧化鳞皮，该系统的好坏直接影响着板带厂2800热轧生产线钢类成品板材的表面质量、影响板带产品的市场竞争力。生产的快节奏加重

2、了高压往复泵的工作压力，故障率也相应增加了。分析往复泵的工作原理结合实际，才能快速掌握往复泵的常见故障点并加以预防。抓住高压往复泵工作状态下的细节，多看、多听，提前发现小故障，并分析故障原因和采取预防措施不仅能保障生产的连贯性和产品质量，而且能够大大延长高压往复泵的使用寿命。关键字：柱塞式往复泵、蓄能器、活塞（柱塞）、吸入阀、排出阀稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING1前言根据金属加热理论，所有坯料在轧制前的加热过程中都会产生氧化，从而形成一次氧化铁皮，附着在坯料表面上。一次氧化铁皮的特点

3、是疏松，易于去除。金属在轧制过程中也会产生二次氧化，形成一层薄薄的二次氧化铁皮，它致密且难以去除。坯料在轧制过程中，在金属轧辊的碾压下，一部分氧化铁皮被破碎成小片状自动脱落，另一部分则在碾压力的作用下，被压入金属表面，形成夹杂和压痕，成为影响轧制表面质量的重要因素之一。为了改善成品质量，满足用户需求，人们采用了多种方法来解决以上问题，但实践表明，在线高压水除鳞是解决这一问题的最经济有效的方法。其优点有：1）提高了成品的表面质量；2）减轻了轧辊的磨损程度并延长轧辊的使用寿命；3）减少轧制中的能量消耗并有利于坯料的咬入。高压水除鳞的工作原

4、理是利用高压水的冲击力和推铲力，基体材料和氧化铁皮层冷却收缩率不同而产生的剪切力，水渗入基体材料和氧化铁皮之间，产生的蒸汽爆炸等诸多综合力的作用下，使氧化铁皮迅速脱离基体，同时高压水按设定方向冲走氧化铁皮。西部金属材料股份有限公司稀有难熔金属板带材2800热轧生产线采用电动往复泵高压水除鳞系统，该系统主要由高压电动往复泵、各种阀门管路附件组成，并用PLC变成实现各种逻辑功能。高压水除鳞系统的工作流程：外部引入水为浊环水，经自清洗过滤器，除去水中的杂质、悬浮物后，进入高位水箱，再经过高压往复泵加压后，进入高压水管路系统。高压除鳞水经最低

5、液面阀向蓄能器补水，当蓄能器补水到达设定水位，而喷射阀又未接到控制信号传来的喷射信号时，蓄能器液位将信号传至控制系统，控制系统发出打开循环阀的指令，让水排回高位水箱，此时高压泵处于低压运行状态，由此降低能耗，延长泵的寿命。当喷射阀接到打开指令，此时循环阀关闭，由蓄能器和高压泵一起向除鳞箱或机前机后二次除鳞喷嘴供水进行除鳞。高压往复泵有三台，通常情况下为一用两备；三个蓄能器，两个蓄气，第三个上部为高压气体，下部为水，高压气体由高压空压机供给。2柱塞式往复泵的组成及出口流量变化高压往复泵属于容积式泵，它的工作是依靠在泵缸内作往复运动的活塞

6、（或柱塞）来改变工作室的容积，从而达到吸入和排出液体的目的。由于泵缸主要工作部件（活塞或柱塞）的运动为往复式的，因此，称为往复泵。在结构上，往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开，通过泵阀（吸入阀和排出阀）与管路沟通或闭合。我们采用的是三柱塞往复式高压泵，具有均匀的流量，压力脉动也相应减小。往复泵主要由泵缸，活塞（或柱塞）和吸入、排出阀所构成。柱塞由飞轮通过曲柄连杆机构来带动，当柱塞向左移动时，泵缸内造成低压，上端的排水阀被压而关闭，下端的吸水阀便被泵外大气压作用下的水压力推开，由吸水管进入泵缸，完成了吸水过程。相反，当柱塞由左向右移

7、动时，泵缸内造成高压，吸水阀被压而关闭，排水阀受压而开启，由此将水排出，进入压水管路，完成了压水过程。如此，周而复始，柱塞不断进行往复运动，水就间歇不断地被吸入和排出。活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，称为一个工作循环，活塞由一端移至另一端，称为一个冲程。柱塞往复一次（即两冲程），泵缸内只吸入一次和排出一次水，这种泵为单动往复泵。稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING图1流量变化曲线(a)为单动泵流量曲线；(b)为双动泵流量曲线；(c)为三动泵流量曲线往复泵多采用曲柄连杆作传动机构，当曲柄

8、作等角速度旋转时，柱塞的速度变化为正弦曲线，柱塞在两个死点时，速度为零，加速度达最大值，在中间位置时，速度最大，加速度为零。由于柱塞面积为一常数，因此水泵供水量与柱塞速度变化的规律一样，也即按正弦曲线规律变化，如图1(a