多级锅炉给水泵

多级锅炉给水泵

轴向力及平衡装置故障的探讨

摘要针对我公司分段式多级锅炉给水泵（以下简称DG 泵）运行中存在的平衡装置易损坏的现象分析了轴向力产生的原因，大小及平衡机理并提出了解决方法

关键词轴向力端面跳动平衡盘平衡板平衡盘间隙

一、概述

热电车间是我公司公用工程单位，担负着向化工生产供水，供汽的任务。现有各类锅炉六台，DG泵十三台，这些DG泵就像人的心脏一样，促进锅炉正常的汽水循环及外界生产用水，其工作状况的好坏将直接影响锅炉安全稳定及外界化工生产。

在实际运行中，多次出现了DG泵平衡装置损坏的故障，甚至多台同时损坏，严重影响了锅炉长周期安全稳定，增加了检修费用及锅炉开停费用。运行中平衡装置的损坏主要表现为：

a.转子向进水侧串动，导致泵叶轮出口与导叶入口对中性被破坏，泵振动增大性能下降。

b. 叶轮密封环与导叶密封环相摩擦，间隙增大，各级间的泄漏量增大，使电机电流增大，泵效率下降，出力降低。

c. 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。

d. 平衡装置损坏严重时，泵体内叶轮与导叶密封环及泵体相磨擦，电机电流剧烈摆动，此时必须紧急停泵，否则泵将被严重损

坏

二、轴向力产生的原因，

水泵工作时，叶轮出口压力P2, 入口压力P1,压差ΔP=P2-P1>0，方向指向进口。则叶轮两侧相当于入口面积ΔS=π（Dw² -Dh²）／4上存在压差ΔP，产生了轴向推力ΔF。

ΔF=ΔP×ΔS×K

实际上，叶轮旋转，压力分布愈靠近轮沿愈高，故应乘上修正系数K（K=0.6~0.8）,对于我单位DG泵，是长沙水泵厂生产的DG85-67×9多级锅炉给水泵,级数九级，每一级压增0.67Mpa,出口压力

P2=0.67×9=6.03Mpa,Dh=0.08m,Dw=0.14m,P1可近视为0，把以上数据带入式㈠计算F=6320N,对于九级泵，轴向推力F=6320×9≈57000N。

可见，DG泵工作时轴向推力是非常大的，必须采取一定措施。

三、轴向力平衡机理

对于该类DG泵，采用了平衡盘装置，参见图二。

由末级叶轮流出的6.03Mpa的高压水经2、5间的间隙流出并进入水室A，A室处于高压，A室后有平衡管与水泵入口相通，处于低压状态，另外，水泵工作时3、4密封面之间有0.1~0.2mm*k

的平衡盘间隙（水膜厚度），A室高压水由此泄掉，这样平衡盘前后压差产生的力与泵的轴向推

力互相抵消，实际中，泵的工作是一个动态过程，泵轴前后微小移动，平衡力的变化主要通过3、4密封面0.1~0.2mm的平衡盘间隙变化导致的泄漏量改变而改变，并自动维持平衡性，是动态的调整过程。泵的设计，为了利用轴向力的定位作用，我们并不把平衡能力余量设计的太大，一般D=1.05Dw为宜，平衡能力余量为5%。

四、平衡装置损坏的原因及解决方法使用

通常，平衡装置都能较好的发挥作用，但实际上，我单位DG 泵平衡装置损坏较频繁，调查发现许多使用类似泵的厂家也有泵平衡装置损坏的故障，笔者检修了许多DG泵，分析测量认为a. 对叶轮与导叶的对中心重视不够

前面讲到，轴向推力ΔF与ΔP成正比，当叶轮与导叶对中心不好时，叶轮出口流体受阻并产生涡流，引起P2增大，ΔP=P2-P1也增大，DG泵各级尺寸是严格定位的，首级叶轮与导叶对中心不好时，余下各级叶轮与导叶对中心也不好，引起轴向推力累积增大，若达到一定程度超过了平衡装置的平衡能力时将引起3、4密封面间隙减小直至干摩擦，随着磨损量增大，叶轮与导叶对中心愈来愈差，恶性循环直至泵内动静部分相碰或推坏电机轴承而被迫检修。

为此，历次泵的检修我都重视叶轮与导叶找中心，要求采用二

次测量法，即：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，而许多检修人员忽视了，仅调整B=A/2,这是错误的

b. 平衡盘与平衡板瓢偏过大

有时,转子位置正确，但3或4有较大瓢偏，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。

2002年9月，我单位10#泵内有异声，泵体震动，电机电流剧烈摆动，被迫检修。泵解体发现平衡盘与平衡板张口达

0.65mm，大大超过了0.1~0.2mm的平衡盘间隙，A室建立不了压力而无法平衡轴向力，且接触处磨损变蓝，更换平衡板后，测平衡板瓢偏0.03mm, 平衡盘与平衡板张口0.09mm,泵开启后一切正常。故在泵的检修中，必须保证平衡板及平衡盘的瓢偏小于0.2mm及二者张口小于0.2mm

c. 开停泵及日常维护

DG泵启动瞬间。A室建立不了压力，泵内叶轮密封环与导叶密封环无水膜，该水膜可视为减震良好的水力轴承，此时引起平衡盘平衡板的干磨擦，故要求DG泵开停不宜过频。

DG泵轴是挠性轴，加上各级叶轮自重，泵轴最大垂弧达

0.65mm，故应建立盘车制度，以防止自然弯曲变为永久弯曲。

d. 适当增大平衡能力

从检修工艺考虑，检修偏差应尽量避免，但难以完全消除，基

于此，在2002年2月，我尝试在9#泵检修时把D由φ150改为φ155，增大平衡能力6.7%，一年多了，泵运行良好，未改前，仅半年泵平衡装置就损坏了。按改后泵平衡装置使用周期是改前三倍计算，每年一台泵节约备件费用0.26万元，13台泵一年节约备件费用3.38万，若考虑锅炉的长周期运行节约的开停费用及对外界化工生产的影响，则效益可观。

五：结束语

一台泵的工作好坏，正确的检修工艺及日常维护非常重要。笔者指导了许多DG泵的检修，积累了丰富经验，本文所提问题应用于实际效果显著，希望能对使用采用了平衡盘装置的DG泵的厂家有所帮助，不足之处希望同行提出。