鍋爐給水泵平衡盤磨損的常見原因分析及其解決方法

鐘 偉

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司動力廠，廣西柳州 545002）

前言

鍋爐給水泵的主要作用是將除氧器內(nèi)除過氧的水提升到鍋爐所需要的壓力并連續(xù)不斷地向鍋爐輸送，確保鍋爐安全穩(wěn)定運行。鍋爐給水泵是鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵設(shè)備之一［1］。柳鋼動力廠熱電車間鍋爐給水泵有三個品牌。其中型號100BSJ，有6 臺，不同程度地出現(xiàn)平衡盤磨損嚴(yán)重，甚至咬死的現(xiàn)象，造成水泵頻繁的檢修，同時也嚴(yán)重地影響到鍋爐給水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 平衡盤的工作原理

該廠在運行的100BSJ 型泵是分段式多級泵，泵的軸向力是通過平衡盤裝置來平衡。平衡盤裝置結(jié)構(gòu)簡單，但是不能平衡全部的軸向力，因此平衡盤裝置磨損是常見的故障。如果平衡盤裝置出現(xiàn)故障，給水泵就會出現(xiàn)振動變大、電流異常上升、出力不足、高壓端漏水等問題，甚至出現(xiàn)平衡盤因干摩擦而咬死的現(xiàn)象。由于給水泵是大型泵，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，維修人員對給水泵的檢修要求并不是很了解，特別是平衡盤裝置在平衡盤與平衡套的間隙大小和如何調(diào)整上并不是很了解，導(dǎo)致泵的故障頻繁，甚至影響到了生產(chǎn)的穩(wěn)定。因此熟悉平衡盤裝置的工作原理和平衡盤裝置的常見故障以及解決辦法是十分有必要的。

平衡盤裝置［2］（見圖1）工作原理：給水泵平衡盤裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單，由平衡盤和平衡套組成。其中有兩個比較重要的間隙b0和b1。b1是由平衡套內(nèi)圓與泵軸套外圓形成的徑向間隙值，b0是平衡套和平衡盤端面形成的軸向間隙值。水泵運行時，末級葉輪出口壓力P2部分壓力水經(jīng)葉輪徑向間隙降為葉輪后泵腔的壓力P3，再通過間隙b1和b0節(jié)流分別下降為P4和P5。P5在平衡室內(nèi)下降為P6，由于平衡室與泵吸入口通過平衡管聯(lián)通，因此P6與泵吸入口的壓力基本相同，如果不計管阻損失。由于壓力P4遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓力P6，壓力差作用在平衡盤上產(chǎn)生與軸向力反方向的平衡力，以平衡轉(zhuǎn)子上的軸向力F，泵的轉(zhuǎn)子在平衡力與軸向力的作用下，形成一個相對的平衡狀態(tài)。但是在運行時間一段時間后，平衡裝置可能出現(xiàn)磨損，會造成平衡力的變化，轉(zhuǎn)子的平衡就被打破，短期內(nèi)可以通過軸承推力盤來補充一部分平衡力來保證轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)。磨損得嚴(yán)重則要進(jìn)行檢修和調(diào)整相應(yīng)的間隙。

圖1 平衡盤裝置

2 平衡盤磨損的常見原因分析

平衡盤磨損嚴(yán)重直接表現(xiàn)出來的現(xiàn)象就是泵的振動大，漏水等。通過對多臺給水泵解體檢查，總結(jié)出平衡盤磨損嚴(yán)重的原因。

2.1 高壓水從平衡套后泄出

原因有兩個方面，一是由于平衡套是用螺栓上到吐出段上的，如果螺栓上得不正確，緊力不足，就會導(dǎo)致高壓水從平衡套后泄出；二是平衡套與吐出段的裝配間隙過大，高壓力的水也會從這里外泄出來，一般這個間隙控制0～0.02 mm 為好，這樣裝配和拆除也不是太難。外泄的路徑為圖1abcd 處的結(jié)合面。由于大量的高壓水沿結(jié)合面外泄到平衡盤后，因平衡管口沒有這么大的能力及時將水引回到入口，導(dǎo)致平衡盤后壓力P6上升，平衡力變小，從而引起平衡盤研磨。由于高壓水的長期外泄，造成吐出段內(nèi)孔和端面沖刷破壞，無法使用。（見圖2）

圖2 給水泵吐出段

2.2 平衡套和軸套磨損導(dǎo)致間隙b1過大

理論來說間隙b1大將更有利于推開平衡盤，防止平衡盤研磨。但是間隙b1變大，泄漏量增加，效率降低，這就導(dǎo)致平衡水管沒有這么大的能力把這么多水引回到吸入口，從而導(dǎo)致P6升高，由于P4與P6的壓差減小，平衡力變小，引起平衡盤研磨，平衡盤裝置失效。

2.3 平衡盤與平衡套間隙b0過小

理論來說間隙b0越小，外泄量就越少，P4增大，有利于推開平衡盤。但是在泵的啟動的時候，由于間隙b1比較小，壓力水無法立刻到達(dá)P4的腔室，平衡力無法馬上建立。此時在軸向力的作用下，平衡盤與平衡套便發(fā)生摩擦。再加上泵在運行中是一個動態(tài)的平衡，間隙b0過小，也容易造成平衡盤的接觸摩擦。當(dāng)磨損嚴(yán)重時，間隙b0變大，泄漏增大，造成P4變小，引起平衡力下降，進(jìn)一步加劇了平衡盤的磨損。

3 改進(jìn)措施

（1）針對壓力從平衡套后泄出的解決辦法，在平衡套外泄的路徑abcd 處的b 點直角處增加凹槽，用來安裝O 型圈加強密封，建議用氟橡膠材質(zhì)的O型圈，能耐高溫，彈性好，耐用。同時在bc面再車一個凹槽，用纏繞密封墊進(jìn)行密封（見圖3）。同時還要注意平衡套的固定螺釘必須均勻擰緊。通過改造，平衡套后泄漏的問題得到解決，在以后的運行當(dāng)中也沒有發(fā)現(xiàn)此處有泄漏的現(xiàn)象。

圖3 平衡套

（2）從實際泵運行來，b1如果大于0.6 mm 以后，平衡盤的效果就比較差。因為b1太大，高壓水大量泄漏進(jìn)入平衡室，造成P4升高，從b0處泄漏量也隨之增大。大量的高壓水泄漏到平衡盤后，造成P6上升，平衡盤受力減小，最終轉(zhuǎn)子在軸向力的作用下，平衡盤被磨損。所以經(jīng)過多次試驗，建議保證b1在0.3～0.5 mm之間效果比較好。

（3）在以往的檢修當(dāng)中，根據(jù)水泵廠家提供的平衡盤與平衡套間隙b0數(shù)據(jù)0～0.03 mm 進(jìn)行裝配，發(fā)現(xiàn)平衡盤磨損很嚴(yán)重，但水泵的推力瓦與推力盤卻沒有接觸。在平衡軸向力的過程中，當(dāng)平衡力不夠的時候，需要推力瓦來平衡一部分軸向力，廠家擔(dān)心推力瓦受力過大而燒瓦，因此把b0放得過小，不惜用平衡盤與平衡套相互摩擦來減少推力瓦的受力。經(jīng)過查閱其它泵廠的數(shù)據(jù)和多次試驗，把b0調(diào)整到0.08～0.15 mm 是比較合適，平衡盤的磨損得到了一定的緩解，設(shè)備正常運行時間大大的延長。

4 運行中的改進(jìn)和注意事項

（1）給水泵起停不宜頻繁。泵起動瞬間，平衡盤前后建立不了壓差，此時推力瓦受力很大，瓦面的合金受力大被擠壓磨損，磨損的量超過平衡盤的間隙值，造成平衡盤干摩擦。所以盡量避免頻繁起停，延長平衡盤的使用壽命。

（2）起泵前要進(jìn)行充分的暖泵，起動后應(yīng)快速提升到工作轉(zhuǎn)速，如果長時間在低速下運行，會造成推力瓦油膜無法建立，導(dǎo)致推力瓦損傷甚至燒瓦的事故。

（3）運行中要定期點檢觀察平衡管入口和出口處壓差，當(dāng)壓當(dāng)大于0.3 MPa 時，說明高壓端泄漏大，就要檢查平衡盤裝置，防止平衡盤過度磨損。

5 結(jié)語

通過對給水泵平衡盤工作原理充分了解，針對100BSJ 型給水泵平衡盤頻繁出現(xiàn)故障原因，進(jìn)行全面認(rèn)真地查找分析。對平衡套進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母脑欤约把b配間隙進(jìn)行了優(yōu)化后，目前該水泵運行平穩(wěn)，沒有再出現(xiàn)平衡盤頻繁磨損的故障，延長了泵的運行周期。同時也提出了泵在運行上的注意事項，為同類泵的檢修和維護(hù)提供一點參考。