孫文龍　趙恒

摘 要：神華寧煤烯烴二套動力裝置P-292207調(diào)速型鍋爐給水泵運行過程中，狀態(tài)監(jiān)測到給水泵軸向竄量過大，且泵體兩端軸承箱振值較大，超過報警值，拆檢后發(fā)現(xiàn)推力軸承磨損嚴重，且徑向軸瓦、平衡盤、平衡座、節(jié)流套都有磨損情況，配合間隙超出要求范圍。隨后對以上部件進行檢查更換，檢修后軸承箱振值較大的現(xiàn)象仍然存在，最終將給水泵的芯包抽出整體下線進行大修，解體后發(fā)現(xiàn)葉輪、密封環(huán)、導(dǎo)葉套磨損嚴重，最大位置的磨損間隙值已經(jīng)達到了2.01mm（要求值0.45-0.54mm），隨后對葉輪、密封環(huán)進行修復(fù)，并按照廠家的數(shù)據(jù)資料和裝配要求，回裝給水泵，檢修結(jié)束后鍋爐給水泵運行正常，軸承箱的振動值滿足要求?，F(xiàn)對給水泵軸向竄量過大問題的原因進行淺析，為后期鍋爐給水泵的檢修提供參考。

關(guān)鍵詞：多級泵；葉輪；軸向力；節(jié)流套；平衡盤

引言

烯烴二套動力裝置主要由4臺280t/h的循環(huán)流化床鍋爐組成，配套的鍋爐給水泵共計4臺，分別是2臺定速鍋爐給水泵、1臺汽動式鍋爐給水泵和1臺調(diào)速鍋爐給水泵，在裝置的運行中占據(jù)著核心地位，主要作用就是將具有一定溫度、除過氧的給水，提高壓力后輸送給鍋爐，以滿足鍋爐用水需要。在運行過程中狀態(tài)監(jiān)測到100SBⅡ-J型調(diào)速鍋爐給水泵軸向竄量過大，兩端軸承箱的振動值較大（最大振速已經(jīng)達到6.5mm/s，報警值為5.7mm/s）。隨后對兩端軸承箱進行檢查，對徑向軸瓦、推力軸瓦、平衡盤、平衡座、節(jié)流套進行檢查更換，經(jīng)過多次拆檢后，軸承箱的振動值仍然存在，最后造成給水泵芯包下線進行大修。

1 鍋爐給水泵的結(jié)構(gòu)

100TSBⅡ-JA型鍋爐給水泵為臥式雙殼體，內(nèi)殼體為節(jié)段式多級離心泵，可在不移動進、出口管路情況下抽出內(nèi)殼體進行維修，主要結(jié)構(gòu)由泵外殼、進水段、中段、出水段、葉輪、軸、軸封裝置、平衡裝置和軸承組成。

2 軸的軸向力產(chǎn)生原因及大小

泵軸的軸向力大小為：F=∑（F1-F2+F3）。

2.1 葉輪前后蓋板受相同壓力面積差引起的軸向力F1

因為葉輪經(jīng)前后蓋板不對稱，前蓋板在吸入孔部分沒有蓋板。另一方面，葉輪前后蓋板帶動前后腔內(nèi)的液體旋轉(zhuǎn)，蓋板側(cè)腔內(nèi)的液體壓力按拋物線規(guī)律分布。作用在后蓋板上的壓力與前蓋板對稱作用的壓力除口環(huán)以上部分相抵消外，口環(huán)下部減去吸入壓力所余壓力產(chǎn)生的軸向力，方向指向葉輪入口，此力就是F1。

2.2 動反力（反動力）F2

液體沿軸向進入葉輪，沿徑向或斜向流出，液流通過葉輪其方向之所以變化，是因為液體受到葉輪作用力的結(jié)果。反之，液體給葉輪一個大小相等方向相反的反作用力，即動反力F2。

2.3 葉輪入口的水推力F3

F1的大小與泵的揚程、葉輪尺寸、型式等因素有關(guān)；F2為液體的動反力（反沖力），其大小與泵的流量、速度變化情況有關(guān)；F3為葉片兩邊的壓力差，大小與葉片形狀有關(guān)；F2、F3在正常運轉(zhuǎn)時很小，可以忽略不計，所以正常運轉(zhuǎn)的多級泵軸向力約為∑F1。

軸向力F1經(jīng)驗公式為F1=9.8KH1γπ（R2-r2）

式中：H1為揚程，m；γ為液體重度，kg/m3；R為口環(huán)半徑，m；r為葉輪輪轂半徑，m；K為與比轉(zhuǎn)速有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)（具體可查表）[1]。

3 100TSBⅡ-JA型鍋爐給水泵運行過程中軸向力產(chǎn)生不平衡的原因及解決方法

100TSBⅡ-JA型鍋爐給水泵設(shè)計的平衡軸向力采用平衡盤來平衡軸向力，考慮到總有一定的殘余軸向力，同時裝設(shè)推力軸承，推力軸承為主副可傾瓦塊式推力軸承，轉(zhuǎn)子正常運行后推力盤與主副推力瓦塊均不接觸，同時采取狀態(tài)監(jiān)測探頭對轉(zhuǎn)子的軸向位置進行監(jiān)控；另外在泵體上安裝有平衡管來平衡一部分的軸向力。給水泵在運行過程中出現(xiàn)軸向位移增大，推力盤磨損嚴重，說明平衡裝置沒有起到平衡作用，平衡裝置失去作用。通過對100TSBⅡ-JA型鍋爐給水泵拆檢測得的數(shù)據(jù)可知造成軸向位移較大的原因及解決措施有以下幾條。

3.1 平衡盤配合間隙過大

通過拆檢發(fā)現(xiàn)運行過程中平衡盤截流套磨損嚴重，使得截流套與平衡座套間的間隙較大（測量值為0.60mm，報廢值為0.55mm），從而造成通過平衡盤的液體流量變化增大，且平衡盤與平衡座有明顯的磨損痕跡，破壞轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)。解決方法：對截流套及平衡盤進行更換，更換后對平衡盤及平衡座進行接觸面檢測，基礎(chǔ)面積應(yīng)≥80%。

3.2 葉輪口環(huán)磨損嚴重，級間通流間隙增大

通過拆檢檢查，發(fā)現(xiàn)各級葉輪口環(huán)和導(dǎo)葉密封環(huán)嚴重磨損，測得葉輪口環(huán)間隙最大值為2.01mm（標(biāo)準值為0.45-0.25mm）；導(dǎo)葉密封環(huán)間隙最大值為1.34mm（標(biāo)準值為0.10-0.48mm）。由軸向力F1經(jīng)驗公式為F1=9.8KH1γπ（R2-r2）可知，當(dāng)葉輪口環(huán)尺寸與葉輪輪轂變化較大時，軸向力變化較大，破壞了轉(zhuǎn)子的軸向平衡狀態(tài)，從而引起轉(zhuǎn)子的軸向竄動。解決辦法：對葉輪進行修復(fù)，調(diào)整葉輪口環(huán)間隙符合裝配要求。

3.3 轉(zhuǎn)子的動平衡狀態(tài)超出范圍

通過對泵軸進行彎曲度檢測，測得泵軸在第七級導(dǎo)葉密封處位置最大跳動值為0.07mm，使得泵軸彎曲度嚴重超標(biāo)，不符合裝配要求，從而破壞了轉(zhuǎn)子的動平衡，使得轉(zhuǎn)子在運行過程中始終處于不平衡狀態(tài)，從而引起設(shè)備其他零部件的磨損及破壞，造成各項狀態(tài)監(jiān)測超限。解決方法：對泵軸進行校軸處理，并對轉(zhuǎn)子進行動平衡試驗，對轉(zhuǎn)子動平衡進行調(diào)整。

經(jīng)過分析，因100TSBⅡ-JA型調(diào)速鍋爐給水泵在鍋爐啟停過程中可以起到調(diào)節(jié)鍋爐給水量的作用，所以相對于其他給水泵啟停次數(shù)較頻繁。而工藝人員在啟停100TSBⅡ-JA型調(diào)速鍋爐給水泵過程中由于操作不當(dāng)或頻繁啟停，造成泵軸彎曲、平衡盤截流套及平衡盤磨損，從而引起轉(zhuǎn)子動平衡被破壞，繼而引起葉輪口環(huán)磨損。最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子平衡裝置失效、軸向力不平衡，徑向軸瓦、平衡盤、平衡座、節(jié)流套及止推軸承磨損破壞，使得機泵不能穩(wěn)定運行。在今后的生產(chǎn)過程中工藝應(yīng)當(dāng)細化100TSBⅡ-JA型調(diào)速鍋爐給水泵啟停步驟，嚴格按照操作規(guī)程進行操作，避免設(shè)備損壞。檢修人員應(yīng)當(dāng)總結(jié)檢修經(jīng)驗，提高檢修技能，對癥下藥，及時準確消除設(shè)備缺陷。提高因轉(zhuǎn)子動平衡被破壞從而引起水泵軸向竄量過大的重視程度。

參考文獻

[1]趙麗雅.多級離心泵轉(zhuǎn)子軸向位移（竄量）的分析及調(diào)整[J].水泵技術(shù)，1997，3.