淺談一種多級離心泵平衡盤磨損故障解決辦法

葉亞坤

摘 要：針對在某電廠百萬機組中一種多級離心泵，頻發平衡盤磨損故障，為了保障機組的安全穩定運行，通過對離心泵結構分析，明確平衡盤工作的工作原理，并針對泵運轉參數進行計算調整，提出了初步的改造解決問題方案，徹底消除了這一困擾已久的缺陷，保障了機組的安全穩定運行。

關鍵詞：發電廠；離心泵；平衡盤；磨損

中圖分類號：TH311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0060-02

某2*1000MW機組火力發電廠，每臺機組配置兩臺低加疏水泵，其作用將低加5、低加6汽測疏水打至低加5水側進口，從而達到回收疏水，降低機組熱耗率的目的。低加疏水泵設計為一用一備，如果低加疏水泵發生故障，將會極大的影響機組的熱經濟性。某電廠自2013年投產以來，多次發生因平衡盤磨損，導致機械密封泄漏的故障，嚴重影響機組安全文明生產，汽機專業在此期間也多次對低加疏水泵的備件平衡盤、機械密封、軸承進行了更換，并沒有明顯的改善，因此某火力發電廠將解決這一頻發故障作為技術攻關項目，專業經過多次分析，多方考證，最終確定故障癥結所在，并在2017年10月對其中一臺低加疏水泵進行了改造。

1 多級離心泵結構組成

多級離心泵基本構造由六部分組成：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環，填料函。本文研究的離心泵主要結構圖如圖1所示，采用機械密封形式，在泵的驅動端裝有動靜平衡盤，它的一側壓力，差不多就是末級葉輪輪盤間隙中的液體壓力（高壓），它的另一側通過平衡管與泵的吸入口連通，壓力是泵入口室（低壓）。上述兩側壓力差就使轉子受到一個與軸向力反向的力，從而用以平衡泵體軸向推力[1]。

2 低加疏水泵初步故障分析

我們將全廠4臺該類型離心泵的故障原因進行分類統計，并制作了低加疏水泵缺陷問題類型排列圖，如圖2所示，從圖中不難發現，機械密封泄漏是低加疏水泵最頻發的缺陷。

我們對低加疏水泵頻發故障“機械密封泄漏”進行深度剖析，機械密封泄漏故障常見原因有：機械密封質量問題、機械密封行程不滿足要求、機械密封安裝不到位等情況。專業選用機械密封經檢查均為廠家供貨的優質品，機械密封安裝測量準確，未有歪斜，行程調整不規范的情況，經過深度分析，專業確定發現機械密封泄漏故障的主要原因如下：

（1）在低加疏水泵機械密封泄漏的缺陷中，我們解體發現，低加疏水泵平衡盤都存在不同程度的磨損，根據理論推斷平衡盤磨損后勢必會造成軸向平衡力產生變化，造成泵軸系向進水側偏移，造成機械密封緊力產生變化，加速機械密封的損壞。（2）低加疏水泵機械密封采用M7N/90形式，機械密封總行程為7mm，緊力控制在總行程的50%左右，一般為3-4mm，在泵運行過程中，泵自身工作竄動在1.2mm左右，在變工況和啟停泵過程中，容易由于單側緊力變大、另一側緊力變小，導致機械密封超出調整范圍而產生損壞、泄漏。

3 改造方案以及具體實施過程

針對已確認的主要原因，經認真討論研究，逐一制定對策，擬定相應措施[2]。

3.1 平衡盤平衡力不夠

多級泵平衡盤裝置圖3所示。

由定常流動不可壓縮流體連續方程簡化得平衡盤泄漏量和平衡室壓力。

由平衡盤的作用可知，其平衡力等于軸向力W，則：

平衡室壓力：

泄漏損失：

采用導數法確定軸向間隙泄漏功率損失最小時的最佳徑向尺寸ropt。

低加疏水泵2B中rh=45mm，原平衡盤尺寸r0=95mm，R=116mm，計算可得ropt=79.53mm，故將平衡盤內徑設計為ropt=80mm。

3.2 機械密封行程不足

根據低加疏水泵設計和運行工況，低加疏水泵在檢修安裝時工作竄動一般要求在0.8mm至1.2mm。但是，此泵在長時間運行后，平衡盤會逐漸磨損，此泵的工作竄動會相應的逐漸增大。我們曾經解體檢修前測得的最大工作竄動達到了5.3mm。根據這些數據，我們聯系專業機封廠家對低加疏水泵各個部件進行測量，重新定置選型機封。考慮工作竄動放大機封行程，考慮分裝式機封安裝難度，改用集裝式設計。

根據制定的措施，專業在2017年10月完成了對其中一臺低加疏水泵進行改造：一是按照計算結果，將低加疏水泵平衡盤內經由原來的190mm，改成160mm，然后根據泵的工作竄動，選用調整范圍更大的集裝式機械密封。

4 改造效果

在2017年10月份#2機組調停檢修期間對低加疏水泵2B進行整改后，小組于2018年6月對低加疏水泵2B改造的效果進行檢驗。統計低加疏水泵2B改造前后故障時間，可以看到整改后低加疏水泵故障時間明顯降低，改造后連續半年未發生故障。改造前平均半年故障時間為135小時，改造后半年故障時間為0小時。如圖4所示。

過本次技術攻關，解決了某電廠#2機組低加疏水泵2B頻繁故障的問題，故障時間明顯減少，降低了日常維護和檢修的人力、物力、財力。

綜合計算：2016年低加疏水泵2B發生故障停運時間，更換機械密封9*2=18套，更換軸承9*2=18只，更換動靜平衡盤6套共花費檢修成本：18*2500+18*1000+6*4000=87000元。本次改造成功解決這一重復、頻發缺陷，節省了檢修費用共計8.7萬元。

5 結語

本次低加疏水泵的改造基于多級離心泵平衡盤工作原理，成功分析出離心泵多次頻發故障的癥結所在，通過調整平衡盤工作面積，對機械密封進行改良，成功解決了這一難題，不僅消除了長期以來困擾機組的重復缺陷，也提高了機組運行的穩定性。接下來，專業會將這一研究進行推廣，覆蓋全廠4臺設備，同時也歡迎同類機組，同種設備出現故障時能有有所借鑒。

參考文獻

[1]楊雨松.泵的維護與檢修[M].化學工業出版社，2012.

[2]魏龍.泵維修手冊[M].化學工業出版社，2011.