淺談一種多級離心泵平衡盤磨損故障解決辦法

葉亞坤

摘 要：針對在某電廠百萬機(jī)組中一種多級離心泵，頻發(fā)平衡盤磨損故障，為了保障機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，通過對離心泵結(jié)構(gòu)分析，明確平衡盤工作的工作原理，并針對泵運轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行計算調(diào)整，提出了初步的改造解決問題方案，徹底消除了這一困擾已久的缺陷，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；離心泵；平衡盤；磨損

中圖分類號：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0060-02

某2*1000MW機(jī)組火力發(fā)電廠，每臺機(jī)組配置兩臺低加疏水泵，其作用將低加5、低加6汽測疏水打至低加5水側(cè)進(jìn)口，從而達(dá)到回收疏水，降低機(jī)組熱耗率的目的。低加疏水泵設(shè)計為一用一備，如果低加疏水泵發(fā)生故障，將會極大的影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。某電廠自2013年投產(chǎn)以來，多次發(fā)生因平衡盤磨損，導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏的故障，嚴(yán)重影響機(jī)組安全文明生產(chǎn)，汽機(jī)專業(yè)在此期間也多次對低加疏水泵的備件平衡盤、機(jī)械密封、軸承進(jìn)行了更換，并沒有明顯的改善，因此某火力發(fā)電廠將解決這一頻發(fā)故障作為技術(shù)攻關(guān)項目，專業(yè)經(jīng)過多次分析，多方考證，最終確定故障癥結(jié)所在，并在2017年10月對其中一臺低加疏水泵進(jìn)行了改造。

1 多級離心泵結(jié)構(gòu)組成

多級離心泵基本構(gòu)造由六部分組成：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)，填料函。本文研究的離心泵主要結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，采用機(jī)械密封形式，在泵的驅(qū)動端裝有動靜平衡盤，它的一側(cè)壓力，差不多就是末級葉輪輪盤間隙中的液體壓力（高壓），它的另一側(cè)通過平衡管與泵的吸入口連通，壓力是泵入口室（低壓）。上述兩側(cè)壓力差就使轉(zhuǎn)子受到一個與軸向力反向的力，從而用以平衡泵體軸向推力[1]。

2 低加疏水泵初步故障分析

我們將全廠4臺該類型離心泵的故障原因進(jìn)行分類統(tǒng)計，并制作了低加疏水泵缺陷問題類型排列圖，如圖2所示，從圖中不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)械密封泄漏是低加疏水泵最頻發(fā)的缺陷。

我們對低加疏水泵頻發(fā)故障“機(jī)械密封泄漏”進(jìn)行深度剖析，機(jī)械密封泄漏故障常見原因有：機(jī)械密封質(zhì)量問題、機(jī)械密封行程不滿足要求、機(jī)械密封安裝不到位等情況。專業(yè)選用機(jī)械密封經(jīng)檢查均為廠家供貨的優(yōu)質(zhì)品，機(jī)械密封安裝測量準(zhǔn)確，未有歪斜，行程調(diào)整不規(guī)范的情況，經(jīng)過深度分析，專業(yè)確定發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封泄漏故障的主要原因如下：

（1）在低加疏水泵機(jī)械密封泄漏的缺陷中，我們解體發(fā)現(xiàn)，低加疏水泵平衡盤都存在不同程度的磨損，根據(jù)理論推斷平衡盤磨損后勢必會造成軸向平衡力產(chǎn)生變化，造成泵軸系向進(jìn)水側(cè)偏移，造成機(jī)械密封緊力產(chǎn)生變化，加速機(jī)械密封的損壞。（2）低加疏水泵機(jī)械密封采用M7N/90形式，機(jī)械密封總行程為7mm，緊力控制在總行程的50%左右，一般為3-4mm，在泵運行過程中，泵自身工作竄動在1.2mm左右，在變工況和啟停泵過程中，容易由于單側(cè)緊力變大、另一側(cè)緊力變小，導(dǎo)致機(jī)械密封超出調(diào)整范圍而產(chǎn)生損壞、泄漏。

3 改造方案以及具體實施過程

針對已確認(rèn)的主要原因，經(jīng)認(rèn)真討論研究，逐一制定對策，擬定相應(yīng)措施[2]。

3.1 平衡盤平衡力不夠

多級泵平衡盤裝置圖3所示。

由定常流動不可壓縮流體連續(xù)方程簡化得平衡盤泄漏量和平衡室壓力。

由平衡盤的作用可知，其平衡力等于軸向力W，則：

平衡室壓力：

泄漏損失：

采用導(dǎo)數(shù)法確定軸向間隙泄漏功率損失最小時的最佳徑向尺寸ropt。

低加疏水泵2B中rh=45mm，原平衡盤尺寸r0=95mm，R=116mm，計算可得ropt=79.53mm，故將平衡盤內(nèi)徑設(shè)計為ropt=80mm。

3.2 機(jī)械密封行程不足

根據(jù)低加疏水泵設(shè)計和運行工況，低加疏水泵在檢修安裝時工作竄動一般要求在0.8mm至1.2mm。但是，此泵在長時間運行后，平衡盤會逐漸磨損，此泵的工作竄動會相應(yīng)的逐漸增大。我們曾經(jīng)解體檢修前測得的最大工作竄動達(dá)到了5.3mm。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們聯(lián)系專業(yè)機(jī)封廠家對低加疏水泵各個部件進(jìn)行測量，重新定置選型機(jī)封?？紤]工作竄動放大機(jī)封行程，考慮分裝式機(jī)封安裝難度，改用集裝式設(shè)計。

根據(jù)制定的措施，專業(yè)在2017年10月完成了對其中一臺低加疏水泵進(jìn)行改造：一是按照計算結(jié)果，將低加疏水泵平衡盤內(nèi)經(jīng)由原來的190mm，改成160mm，然后根據(jù)泵的工作竄動，選用調(diào)整范圍更大的集裝式機(jī)械密封。

4 改造效果

在2017年10月份#2機(jī)組調(diào)停檢修期間對低加疏水泵2B進(jìn)行整改后，小組于2018年6月對低加疏水泵2B改造的效果進(jìn)行檢驗。統(tǒng)計低加疏水泵2B改造前后故障時間，可以看到整改后低加疏水泵故障時間明顯降低，改造后連續(xù)半年未發(fā)生故障。改造前平均半年故障時間為135小時，改造后半年故障時間為0小時。如圖4所示。

過本次技術(shù)攻關(guān)，解決了某電廠#2機(jī)組低加疏水泵2B頻繁故障的問題，故障時間明顯減少，降低了日常維護(hù)和檢修的人力、物力、財力。

綜合計算：2016年低加疏水泵2B發(fā)生故障停運時間，更換機(jī)械密封9*2=18套，更換軸承9*2=18只，更換動靜平衡盤6套共花費檢修成本：18*2500+18*1000+6*4000=87000元。本次改造成功解決這一重復(fù)、頻發(fā)缺陷，節(jié)省了檢修費用共計8.7萬元。

5 結(jié)語

本次低加疏水泵的改造基于多級離心泵平衡盤工作原理，成功分析出離心泵多次頻發(fā)故障的癥結(jié)所在，通過調(diào)整平衡盤工作面積，對機(jī)械密封進(jìn)行改良，成功解決了這一難題，不僅消除了長期以來困擾機(jī)組的重復(fù)缺陷，也提高了機(jī)組運行的穩(wěn)定性。接下來，專業(yè)會將這一研究進(jìn)行推廣，覆蓋全廠4臺設(shè)備，同時也歡迎同類機(jī)組，同種設(shè)備出現(xiàn)故障時能有有所借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]楊雨松.泵的維護(hù)與檢修[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]魏龍.泵維修手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.