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多级离心泵振动、泄漏的问题分析

来源:中国泵阀网 作者:中国泵阀网编辑部 日期:2021/3/10 访问:

    多级离心泵因其高扬程、中压力、大流量、稳定性好等特点在炼油化工企业得到广泛应用。

    1、故障现象

    该类泵投产以来,维修难度较高,故障现象多表现为泵体振动大,机械密封泄漏,多次振动速度达13mm/s以上,电机电流超标跳车。最初两次检修只拆开前后端盖检查轴承、机械封和出液端的平衡盘,更换了轴承和机械封的损坏部件,每次均发现平衡盘及平衡座端面有不同程度摩擦损伤,按经验将光刀回装后故障现象仍旧。后将整个泵体大修解体,检查所有零件,发现各级叶轮、导叶轮、轴套、平衡盘、平衡套及密封环都存在不同程度的磨损,泵轴弯曲,轴承座与泵轴的同轴度偏差较大。

    2 、原因分析

    2.1 多级离心泵存在较大轴向推力

    每次检修拆开检查平衡盘,都发现其表面被擦伤,多为轴向推力过大而造成的。多级离心泵的轴向推力比单级离心泵大得多,如果设单级叶轮的轴向推力为FA,对同样尺寸的多级离心泵叶轮,其级数为i,则总的轴向推力为iFA,多级离心泵的轴向推力可在几十kN,甚至上百kN。它的轴向推力的平衡方法是采用平衡盘,其结构如图1。离心泵正常工作时,末级叶轮出口处压力P2通过径向间隙b后,泄漏到平衡盘中间室的液体压力降到平衡盘前的压力P1,液体再经过轴向间隙,压力降为P0,在平衡盘两侧由于压力差P1-P0的存在,作用在相应的有效面积上,便产生了与轴力方向相反的平衡力-FA。若因负荷的变化使轴向推力增大,当作用在平衡盘上的平衡还未改变时,轴向推力将大于平衡力,转子便朝吸入侧位移一段微小距离。此时,轴向间隙减小,泄漏的液体量将会减小。而径向间隙b是不变的,当泄漏量减小时,阻力损失减少,平衡盘前的压力P1升高。同时泄漏量减少也会使平衡室内的压力P0下降。这样在平衡盘两侧的压力差增大,平衡力增加。直到轴向间隙b0减少到使平衡力与轴向推力相等为止。反之亦然。

    2.2 叶轮密封环间隙的影响

    检查中发现,叶轮的密封环间隙磨损较为严重,检修规程要求控制在0.3~0.44mm,而实际多数已达到1mm以上,有的间隙甚至有2mm。当密封环的间隙变大后使葉轮前盖板与泵腔内产生了径向流动,当有径向流动时,会改变泵腔内的压力分布,使前泵腔中液体压强减小。这是因为叶轮出口压力不变,液体在流动中必然产生附加压力。于是增大了轴向力。8个叶轮的密封环间隙都有较大磨损,单个叶轮的轴向推力也都增大了,而整台泵的轴向推力是8个叶轮轴向推力的迭加。而且导叶轮与叶轮之间的间隙也磨损增大,又进一步增大了轴向推力。整个轴向推力增大后,以前平衡盘的结构就不能完全抵消轴向推力了。

    2.3 零件的相互影响

    密封环间隙及叶轮与导叶轮间隙磨损增大最终导致平衡盘磨损,这并不是一个单向的问题,泵体众多轴系零件之间的故障影响是相互的。泵轴弯曲,轴承座与泵轴的同轴度偏差,造成叶轮、导叶轮、泵壳、密封环、轴套的磨损,使泵体振动加大,轴向推力也增大,而平衡盘与平衡座也发生摩擦。反之泵体振动也会因平衡盘的摩擦而升高,从而使叶轮、导叶轮、密封环、轴套、轴承等零件的磨损加剧,故障进一步恶化。

    3 、处理措施

    针对具体问题,作出了以下几方面的处理:第一,以前泵轴材质为316奥氏体不锈钢,实际运行中刚度不够,后改为强度和硬度更高的00Cr25Ni22Mo2奥氏体不锈钢以达到更好的刚度,加工新轴,确保其径向圆跳动以轴承处轴颈为基准不大于0.03mm。同时加工各级轴套予以更换。第二,将轴承座的内孔光刀后重新镶套,保证安装轴承后,轴承中心与泵轴的同轴度,减小振动,避免内部零件摩擦。第三,以前平衡盘与平衡套的材质也是316不锈钢,为了增强平衡盘的耐磨性,采用对其表面用压弧焊进行堆焊,焊条用硬度较高的00Cr25Ni22Mo2不锈钢。

    4 、工艺操作中应注意的问题
 对于多级离心泵的操作,要注意一些问题。首先应避免频繁切泵,在启泵及切泵过程中,要注意防止泵的汽化。在启泵之前,为了防止进出口阀内漏而使介质在泵体气化或气蚀,造成平衡盘与平衡座、机封的动环与静环之间形不成液膜而发生摩擦损伤。所以启泵前引入介质后应充分排气,待泵体温度降下来后再启动泵运动。如遇泵启动后出口无压力,应立即停泵,排气充分后再启动。工艺操作要求平稳。

 
关键词:多级离心泵振动、泄漏的问题分析
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