多级给水泵平衡盘故障的探讨

陈树峰 朱如刚

(中国化工沧州大化TDI有限责任公司,河北沧州 061000)

0 引 言

我公司水汽车间有两台锅炉给水泵,一开一备,担负着向两台锅炉供水的任务,其工作状况的好坏将直接影响锅炉的安全稳定运行。该离心泵为九级离心泵,两端采用滑动轴承,轴向力有设在末级叶轮后平衡室内的平衡装置自动调节平衡,轴封采用填料密封。在该泵以往的运行中,多次发生平衡装置损坏的情况,平衡装置的损坏,直接影响了泵的长期稳定运行,该泵的最短运行周期为20天左右,并且增加了检修工作量和检修费用。该泵的主要性能参数件表1。

在检修过程中发现,平衡装置损坏主要表现为动静盘之间发生了接触面磨损,转子向进水侧位移,导致叶轮与导叶对中被破坏,泵振动增大、性能下降,叶轮密封环和导叶密封环摩损,间隙增大,各级间的泄露量增大,使电机电流增大,泵效率下降。严重时平衡装置磨损量超过联轴器间隙时,将对电机产生巨大推力损坏电机轴承。泵体内叶轮与导叶密封环、泵体摩擦,电机电流剧烈摆动,泵将被严重损坏。

表1 锅炉给水泵主要性能参数

1 平衡装置工作原理

对于该类DG泵,采用了平衡盘装置平衡轴向力(如图1所示)。它是由平衡盘、平衡环、出水段及尾盖共同组成平衡系统。平衡盘将出水段与尾盖之间空腔间隔为平衡室A和平衡室B。B室上方的出水段上开有小孔,用管路与泵的进口相通,使B室内的压力接近泵的进口压力。平衡盘的直径略大于叶轮进口直径,这样从末级叶轮出来的高压液体流经间隙b0至平衡室A,其作用在平衡盘的平衡压力便略大于平衡盘背部压力和轴向力之和,平衡盘随整个转子向右移动并产生轴向间隙b,随着间隙b的增大,高压液体由此间隙流到B室就越多,B室压力逐渐升高,A室压力逐渐降低,移到一定距离后便达到平衡。相反,平衡压力小于背部压力和轴向力之和,则平衡盘随转子向左移动,轴向间隙b减小,减少了高压液体流经此间隙的泄漏量,随间隙的减小,逐渐提高平衡压力,平衡盘移到一定距离后达到了平衡,就这样平衡盘随着AB两室的压力变化自动改变平衡盘的位置,使泵的轴向力自动得到平衡。平衡盘的平衡状态是动态的,转子在平衡位置前后作轴向衰减脉动,水泵工作时密封面之间有0.1～0.2mm的平衡间隙(水膜厚度)。

图1 平衡盘装置示意图

2 平衡装置损坏的原因分析及解决方法

通过查阅资料,调查其他厂家平衡装置损坏的故障,针对我单位DG泵平衡装置损坏较频繁现象,对泵平衡装置进行了改进,同时总结泵检修中的几点注意事项,严格控制相关技术数据。

2.1 适量增大出水段平衡孔的流通面积

平衡盘处于平衡状态时,平衡压力接近轴向力和背部压力之和,扩孔后背部压力降低,按照泵自动调节轴向力的原理,动静盘的运行间隙会适量增大,这样提高了防止平衡盘磨损的可靠性。我单位DG泵将原设计孔φ16mm扩至φ22mm,实施后,通过一段时间的运行监测,效果良好,从原来一个月的运行周期到改造后的六个月安全运行,大大提高了泵的运转周期。

2.2 对叶轮与导叶的轴向对中重视不够

当叶轮与导叶对中不好时,叶轮出口流体受阻产生涡流,同时余下各级叶轮与导叶对中也不好,引起轴向推力累计增大,若达到一定程度超过了平衡装置的平衡能力时将引起密封面间隙减小直至干磨损。为此,每次泵的检修都要重视叶轮与导叶的轴向对中,要求测量泵总的串量A,工作串量B,调整B=A/ 2+(0.1mm～0.2mm),此处,留出0.1mm～0.2mm的平衡盘间隙非常重要。

2.3 平衡盘与平衡环瓢偏过大

在检修中要注意检测平衡盘和平衡环是否瓢偏,保证密封面平行没有偏斜现象,泵轴中心线与密封面的垂直度偏差不超过0.05mm否则平衡室A建立不了足够压力而无法平衡轴向力,同样可引起平衡装置的损坏,在检修中可用百分表固定在轴上,表针垂直作用在平衡环接触面上,泵轴旋转一周,检测泵轴与平衡环的垂直度,在保证装配精度的同时可通过平衡环固定螺栓及泵体螺栓进行适当调整。

2.4 对转子与壳体同心度调整重视不足

转子与壳体同心度如果不好,将造成动盘轮毂与均衡套间隙不均,降低平衡装置的工作效果,甚至导致叶轮与叶轮密封环相互摩擦引起振动。同时由于两侧轴承托起轴的高度不一致,会引起平衡盘偏斜,造成动静盘偏斜,加速平衡盘的磨损,因此检修中注意轴的径向对中也非常重要。

2.5 更换平衡盘材质,提高使用性能

我厂DG泵平衡盘材质为灰铸铁,其损坏状态主要是动静盘密封面失效,造成A室无法建立足够的平衡压力,同时B室压力升高,破坏了泵平衡。而密封面的失效主要是由于高压液体不断地冲刷腐蚀造成的,为此,更换平衡盘材质,提高动静盘抗冲刷腐蚀的性能,可延长平衡盘的使用寿命。我厂将动静盘原有的灰铸铁材质改为2Cr13和3Cr13,并对密封面处进行深度1.5mm的淬火处理,实施后,通过一段时间的运行检测,效果良好,大大提高了泵的运行周期。

3 结 语

通过以上几项措施的实施,我厂的DG泵至今运行平稳,为后序工艺提供了可靠保证,同时也节省了备件费用,取得良好的经济效益。由此可见充分掌握设备原理构造,进行必要的设备改造工作能够提高设备管理水平。笔者在以往的工作中,指导了许多DG泵的检修,积累了丰富经验,实际效果显著,希望能对使用该类型DG泵的兄弟厂家有所帮助,不足之处希望同行提出。

[1] 黄仕年主编.化工机器(第一版).化学工业出版社,1981.