有关锅炉多级给水泵平衡装置故障分析.pdf

学术 有关锅炉多级给水泵平衡装置故障分析 中国石油吉林石化分公司炼油厂锅炉车间 一 张忠东 摘要 决方法。 ( 简称 D G泵 ) i 1概述 锅炉车 间是我厂公用工程单位，现有中压 电站锅 炉 4台，高压 D G给水 泵 7台，低压 D G 给水泵 2台，担负着 向生产车间提供 除氧水、 提供蒸汽的任务。其工况的好坏将直接影响锅 炉安全稳定和其它装置的平稳运行。记得 2 0 0 6 年 1 1 月至 2 0 0 8年 2月之 间，在实际运行 中， D G 泵多次出现了故障， 造成电机抱轴 ， 泵不上量， 震动加剧等现象，严重影响 了锅炉安全稳定运 行、增加了检修费用及锅炉开停费用。经检修 研 究分析发现，主要原因为运行中平衡装置的 损坏，其主要表现为： ( 1 )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。 ( 2 )叶轮 口环与导叶口环相摩擦，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。 ( 3 )平衡装置磨损超过联轴器间隙时，将 对电机产生巨大推力损坏电机轴承。 ( 4 )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 。 2轴向力产生的原因、大小 图表 1 多级给水泵平衡装置图 水泵工作时，叶轮出口压力P 2 ，入口压力 P 1 ， 压差A P = P 2 一 P I 0 ，方向指向进 口。则叶轮两侧 相当于入 口面积A S = I T ( D w 2 一 D h 2 ) 4 上存在压差 P ，产生了轴向推力 A F 。 F = P a S XK ( 1 )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 一O 8 ) ，我 单位 D G泵，是沈阳石 电水泵 厂生产的 D G 1 5 0 1 0 0 7多级锅 炉给 水泵，级 数 7 级，每 一级 压 增 0 9 M P a ， 出 口 压 力 P 2 = 0 9 X 7 = 6 3 M P a ， 6 2 Ma c h i n e C h i n a 中国机械 分析了轴向力产生的原因、大小及平衡机理并提出了解 D h = 0 0 8 m ，D w = 0 1 4 m ，P 1 可近 似为 0 ，把 以上 数据带入式 ( 1 ) 计算，A F = 6 3 2 0 N ，对于七级泵， 轴 向推 力 A F = 6 3 2 0 7 4 4 0 0 0 N 。可见，D G泵 工作时轴向推力是非常大的，必须采取一定措 施 。 3轴向力平衡机理 由末级叶轮流出的 6 3 M P a的高压水经平衡 套、后段平衡板 问的间隙流 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，水泵工作时平衡板 、平 衡盘密封面之 间有 0 1 0 2 m m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 的变化主要通过平衡板、平 衡盘密封 面 0 1 0 2 m m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 得太大，一般 D = I 0 5 D w为宜，平衡能力余量为 5 。 4平衡装置损坏的原因及解决方法 通 常，平衡装 置都能较好的发挥作用，但 实际上，我单位 D G 泵平衡装置损坏较频繁，本 人多次检修 了多台D G泵， 分析故障有以下三点： 4 1 对叶轮与导叶的对中心重视不够 前面讲到，轴 向推力 A F 与 A P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 P 2增大，A P也增大。D G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，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 的检修我们都重视叶轮与导叶找中心， 要求采用二次测量法。 4 2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。2 0 0 6年 5月，我 单位 4 #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 6 5 m m ，大大超过 了0 1 0 2 m m的平 衡盘问隙， 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 0 3 m m ，平衡盘与平衡板张口0 0 9 m m ，泵 开 启后 一切 正常 。 4 3要掌握好平衡装置的使用周期及磨损情 况 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。我车间 O 5年 1 1 月，l #低压水泵 电机突然抱轴，经过仔细观 察发现爆轴后 电机对轮与泵的对轮紧靠在一起， 泵转子 串了，而且很大，判断平衡盘磨损，对 该泵平衡盘处解体一看，平衡座与平衡盘磨损 严重，造成轴向串量过大与电机轴顶在一起 ， 造成电机爆轴的主要原因。 针对以上故障原因，拟采取的防治措施是： 开停泵及 日常维护 D G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，此时引起平衡盘与平 衡板的干磨擦，故要求 D G 泵开停不宜过频。D G 泵轴是挠性轴 ，故应建立严格的盘车制度，以 防止自然弯曲变为永久弯曲。 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 2 0 0 7年 4月，我 们尝试在 7 #泵检修时把 D由 1 5 0改为 1 5 5 ，增 大平衡能力 6 7 ，3年多 了，泵运行良好，未 改前，仅半年泵平衡装置就损坏 了。改后泵平 衡装置使用周期是改前 6倍计算，每年一台泵 节约备件费用 2万元，9台泵一年节约备件费用 1 8万元，若考虑锅炉的长周期运行节约的开停 工费用及对其它生产装置生产的影响，则效益 更可观 。 要及时掌握好 了解平衡装置的使用周期 及磨损情况，注意轴 向串量的变化。基于此 未 发生过类似事故。 5 结语 正确的检修及 日常维护对泵的正常运转非 常重要。笔者多次参加 了D G泵的检修，积累了 一 定的经验，本文所提 问题应用于实际效果显 著，希望能对多段泵 的使用、检修及维护有所 帮助 。