多級給水泵平衡盤故障的探討

陳樹峰 朱如剛

(中國化工滄州大化TDI有限責任公司,河北滄州 061000)

0 引 言

我公司水汽車間有兩臺鍋爐給水泵,一開一備,擔負著向兩臺鍋爐供水的任務,其工作狀況的好壞將直接影響鍋爐的安全穩定運行。該離心泵為九級離心泵,兩端采用滑動軸承,軸向力有設在末級葉輪后平衡室內的平衡裝置自動調節平衡,軸封采用填料密封。在該泵以往的運行中,多次發生平衡裝置損壞的情況,平衡裝置的損壞,直接影響了泵的長期穩定運行,該泵的最短運行周期為20天左右,并且增加了檢修工作量和檢修費用。該泵的主要性能參數件表1。

在檢修過程中發現,平衡裝置損壞主要表現為動靜盤之間發生了接觸面磨損,轉子向進水側位移,導致葉輪與導葉對中被破壞,泵振動增大、性能下降,葉輪密封環和導葉密封環摩損,間隙增大,各級間的泄露量增大,使電機電流增大,泵效率下降。嚴重時平衡裝置磨損量超過聯軸器間隙時,將對電機產生巨大推力損壞電機軸承。泵體內葉輪與導葉密封環、泵體摩擦,電機電流劇烈擺動,泵將被嚴重損壞。

表1 鍋爐給水泵主要性能參數

1 平衡裝置工作原理

對于該類DG泵,采用了平衡盤裝置平衡軸向力(如圖1所示)。它是由平衡盤、平衡環、出水段及尾蓋共同組成平衡系統。平衡盤將出水段與尾蓋之間空腔間隔為平衡室A和平衡室B。B室上方的出水段上開有小孔,用管路與泵的進口相通,使B室內的壓力接近泵的進口壓力。平衡盤的直徑略大于葉輪進口直徑,這樣從末級葉輪出來的高壓液體流經間隙b0至平衡室A,其作用在平衡盤的平衡壓力便略大于平衡盤背部壓力和軸向力之和,平衡盤隨整個轉子向右移動并產生軸向間隙b,隨著間隙b的增大,高壓液體由此間隙流到B室就越多,B室壓力逐漸升高,A室壓力逐漸降低,移到一定距離后便達到平衡。相反,平衡壓力小于背部壓力和軸向力之和,則平衡盤隨轉子向左移動,軸向間隙b減小,減少了高壓液體流經此間隙的泄漏量,隨間隙的減小,逐漸提高平衡壓力,平衡盤移到一定距離后達到了平衡,就這樣平衡盤隨著AB兩室的壓力變化自動改變平衡盤的位置,使泵的軸向力自動得到平衡。平衡盤的平衡狀態是動態的,轉子在平衡位置前后作軸向衰減脈動,水泵工作時密封面之間有0.1～0.2mm的平衡間隙(水膜厚度)。

圖1 平衡盤裝置示意圖

2 平衡裝置損壞的原因分析及解決方法

通過查閱資料,調查其他廠家平衡裝置損壞的故障,針對我單位DG泵平衡裝置損壞較頻繁現象,對泵平衡裝置進行了改進,同時總結泵檢修中的幾點注意事項,嚴格控制相關技術數據。

2.1 適量增大出水段平衡孔的流通面積

平衡盤處于平衡狀態時,平衡壓力接近軸向力和背部壓力之和,擴孔后背部壓力降低,按照泵自動調節軸向力的原理,動靜盤的運行間隙會適量增大,這樣提高了防止平衡盤磨損的可靠性。我單位DG泵將原設計孔φ16mm擴至φ22mm,實施后,通過一段時間的運行監測,效果良好,從原來一個月的運行周期到改造后的六個月安全運行,大大提高了泵的運轉周期。

2.2 對葉輪與導葉的軸向對中重視不夠

當葉輪與導葉對中不好時,葉輪出口流體受阻產生渦流,同時余下各級葉輪與導葉對中也不好,引起軸向推力累計增大,若達到一定程度超過了平衡裝置的平衡能力時將引起密封面間隙減小直至干磨損。為此,每次泵的檢修都要重視葉輪與導葉的軸向對中,要求測量泵總的串量A,工作串量B,調整B=A/ 2+(0.1mm～0.2mm),此處,留出0.1mm～0.2mm的平衡盤間隙非常重要。

2.3 平衡盤與平衡環瓢偏過大

在檢修中要注意檢測平衡盤和平衡環是否瓢偏,保證密封面平行沒有偏斜現象,泵軸中心線與密封面的垂直度偏差不超過0.05mm否則平衡室A建立不了足夠壓力而無法平衡軸向力,同樣可引起平衡裝置的損壞,在檢修中可用百分表固定在軸上,表針垂直作用在平衡環接觸面上,泵軸旋轉一周,檢測泵軸與平衡環的垂直度,在保證裝配精度的同時可通過平衡環固定螺栓及泵體螺栓進行適當調整。

2.4 對轉子與殼體同心度調整重視不足

轉子與殼體同心度如果不好,將造成動盤輪轂與均衡套間隙不均,降低平衡裝置的工作效果,甚至導致葉輪與葉輪密封環相互摩擦引起振動。同時由于兩側軸承托起軸的高度不一致,會引起平衡盤偏斜,造成動靜盤偏斜,加速平衡盤的磨損,因此檢修中注意軸的徑向對中也非常重要。

2.5 更換平衡盤材質,提高使用性能

我廠DG泵平衡盤材質為灰鑄鐵,其損壞狀態主要是動靜盤密封面失效,造成A室無法建立足夠的平衡壓力,同時B室壓力升高,破壞了泵平衡。而密封面的失效主要是由于高壓液體不斷地沖刷腐蝕造成的,為此,更換平衡盤材質,提高動靜盤抗沖刷腐蝕的性能,可延長平衡盤的使用壽命。我廠將動靜盤原有的灰鑄鐵材質改為2Cr13和3Cr13,并對密封面處進行深度1.5mm的淬火處理,實施后,通過一段時間的運行檢測,效果良好,大大提高了泵的運行周期。

3 結 語

通過以上幾項措施的實施,我廠的DG泵至今運行平穩,為后序工藝提供了可靠保證,同時也節省了備件費用,取得良好的經濟效益。由此可見充分掌握設備原理構造,進行必要的設備改造工作能夠提高設備管理水平。筆者在以往的工作中,指導了許多DG泵的檢修,積累了豐富經驗,實際效果顯著,希望能對使用該類型DG泵的兄弟廠家有所幫助,不足之處希望同行提出。

[1] 黃仕年主編.化工機器(第一版).化學工業出版社,1981.