高压锅炉给水泵轴向力的分析与平衡窜量的调1.doc

高压锅炉给水泵轴向力的分析与平衡窜量的调整康建国 李拥军 丁海华华能邯峰发电厂 （河北邯郸056200）摘要本文简要介绍了高压锅炉给水泵的形式，轴向力的产生，平衡装置的作用，以及平衡间隙的测量和调整，对因平衡间隙调整不当造成的给水泵事故案例进行了简要分析和防范要求。关键词 锅炉给水泵 轴向力 平衡装置 平衡间隙 测量调整1：简介 火力发电厂中，锅炉给水泵是电厂所有辅机中压力最高、转速最高的转动设备，给水泵大都采用多级高压离心泵，结构形式一般分为元环分段式与双壳体结构二种。随着我国水泵制造工业的迅速发展和多方引进国际先进的工艺技术，目前在新投产的大型火力发电厂中全部采用的是双壳体高压给水泵，采用这种结构的目地是为了保证结构上对轴线的对称，从而能使给水泵在受到热冲击时保证正确的同心度，防止给水泵在起停和变工况运行时因热不均匀而造成动静部份的磨损。这种结构的优点在于方便检修、缩短工期、减少泄露，在有备用芯苞的情况下，发生故障停机时可在24小时内完成抢修工作，恢复泵组的运行，提高泵组的效率，减少经济损失，双壳体高压给水泵的外壳一般采用碳钢锻制而成，内壳体为多级分段式的整体芯苞，在进出水侧和低压结合面处采用耐热橡胶与羿型垫密封。 高压给水泵的轴向力完全由平衡装置承担，现以DG670180型为例就轴向力的产生和调整进行简要分析，该泵平衡装置采用的是平衡盘式，其特点是动盘与轴套分开，静盘与衬套分开，改变了以往平衡盘与轴套成一体的结构。这样改变后，在加工和更换备品时较为方便，同时在平衡轴套上开有与转动方向相反的迷宫式螺旋槽。2：轴向力的产生和平衡装置的作用 给水泵在运行中，由于流体是从一侧吸入，作用在叶轮两侧的压力不相等，因些产生了一个指向泵的吸入侧并与轴平行的轴向力，在设计工况下，给水泵的轴向力可达上千牛顿（N），如果不设法消除这个轴向力，泵的动静部件会在轴向力的作用下发生窜动（位移）磨擦，严重时可导致泵的转子窜向入口侧，从而与静止部件咬死，最终导致给水泵报废。在运行中作用在平衡盘的两侧也有一个压力差，因而流体在平衡盘上也有一个力的作用，此力我们称之为平衡力，它的大小与轴向力相等而方向相反，因而当轴向力与平衡力相等时，则轴向力得到完全平衡。当工况改变后，轴向力与平衡力不相等时，转子就会前后窜动，同时由于惯性作用，当轴向力与平衡力相等时，转子也不会立刻停止窜动，而是继续前后窜动，并逐渐衰减直到平衡位置停止。因此，给水泵在运行中随着工况的改变，在轴向力和平衡力的作用下，使泵的转子始终处于动态平衡中。3：轴向力的大小及方向 运行中的给水泵，作用在转子上的力有二个，一个是平行于轴并指向吸入侧的轴向力F1，另一个是进入叶轮后的流体流动方向由轴向转为径向产生了动量变化后，导致流体对叶轮产生一个与轴向力完全相反的冲反力F2，给水泵启动时转子明显的后窜就是冲反力的作用，另一个F3是转子自身的重力，对于卧式泵而言F3我们可以不考虑。轴向力F1的大小与水泵的扬程、叶轮尺寸、形式等因素有关。冲反力F2的大小与泵的流量、速度变化有关，计算公式略去。给水泵的总轴向力为F=F1-F24：给水泵转子总窜的测定 对于运行中的给水泵而言，转子的窜动量是指随平衡盘的磨损，在轴向力的作用下，转子向吸入口侧的窜动量，给水泵在各级叶轮装配好后，将各级中段用拉紧螺栓紧好，此时转子在壳体内的窜动量（位移）称为给水泵的总窜量，其测量方法是，将转子向低压侧推进到密封环与口环紧密贴合时，与将转子向高压侧推进到叶轮后盖板靠紧叶轮时前后间隙之和称为给水泵的总窜A。启动后的给水泵在轴向力的作用下转子是向吸入侧窜动，因而我们对半窜的测量值要求是比较严格的，这是为了使给水泵在运行中叶轮的出口中心线与导叶的入口中心线能保持一致。作为给水泵来讲，经济的运行窜动量确切的定义是叶轮和导叶中心对准时的叶轮吸入侧到导叶的距离，此时给水泵的水力损失最小、效率最高，是最理想的经济运行状态，由于运行中平衡装置的磨损，转子会逐渐偏离这个中心，磨损严重时导致效率下降、动静部件发生磨擦。5：总窜及半窜的测量调整 DG670-180型给水泵给定的转子总窜量为81mm，其半窜量应为B=A/2-0.50mm。 5.1半窜的测量（平衡间隙） 当给水泵转子的总窜测量完毕后，既可将平衡盘装好并分别向高低压侧推动，测出的数值既为半窜。对于给水泵而言，其水利部件的工艺要求相对较高，精确度也比较高，并且在一般的大修中叶轮不进行更换（损坏事故除外）。所以，一般情况下大修后的总窜与大修前相比不会有较大的变化，对于更换转动部件的转子来说，总窜可能会有一些小的误差，但是基本上应符合标准，因而能保证给水泵的安全运行，对于变化较大的应查找原因，并调整到充许范围内。5.2最佳窜量的选择运行中的给水泵,随着窜动量的变化,叶轮出口与导叶的入口中心不对时,就会离开最佳工况点M，此时的流量下降、扬程提高、耗电量增加、效率将会明显下降，若此种状况继续下去，则平衡装置将严重磨损，使得给水泵动静间隙破坏。为此应选择一个经济的运行窜动量，根据多年的实际工作经验，我们知道，对于多级给水泵而言，其总窜值都是转子中最小一级叶轮的窜动值。因此，我们一般取此经济运行窜动量值为B=A/2-0.5mm既4mm左右为理想的半窜值，但是决不能大于测得的半窜值（B值），因而能保证叶轮出口的宽度与导叶入口保持相对应，减少给水泵的容积损失。5.3半窜（平衡间隙）的调整对于新泵而言，由于在出厂前厂家以将半窜（平衡间隙）进么了调整，因而一般只对其进行复查一下有无误差既可，而对于大修后的给水泵来讲，由于运行中受到了磨损，有时动静盘同时更换，则必须对半窜（平衡间隙）进行测量调整，测得的间隙值大于标准时，我们可将轮毂结合面车去差值，若小于标准值时，我们可将动盘工作面车去差值，（DG670-180型给水泵动盘材质选用的是1Cr13，是经过整体硬化处理过的）然后重新测量，直至符合标准为止。5.4半窜调整不当造成的事故范例某电厂一台DG670-180形给水泵在改全容量大修回装过程中，厂家给出的总窜动值为9mm，实际测量值也是9mm，二个数值相等，测得的半窜值为4.80mm，按工艺标准此时的半窜应调整在B=9/2-0.5mm，应为4mm。但是厂方代表要求按大于A/2的数值，也就是测得的4.80mm回装，并强调这样可保证经给水泵的叶轮出口与导叶入口中心的对中，从而保证水泵的效率。但是他忽略了给水泵的转子在回装过程中，总的窜动量（位移）在各级中并不相等，我们所测得的总窜值是转子中最小的那一级，因而所测得的半窜值并不能保证决对的对中，因此当给水泵投入运行后不久，既发生了严重的动静部件的磨损事故，弟一至弟四级叶轮、密封环全部报废，给水泵经再次大修后更换部份备件，将半窜调整到B=9/2-0.50mm既4mm后，水泵运行至今状况良好。同样的事故在一台DG150-59型给水泵上也曾发生，导致转子窜向低压侧，动静盘咬死无法拆下，最后将泵轴从平衡盘后割开才将泵解体，整个转子报废，损失较大。给水泵的窜动量，是检修给水泵中的一个主要的技术数据，且要求严格，必须测出实际值，调整合适的窜动量，以保证给水泵的安全与经济运行和水泵的稳定性能。参考文献：重庆大学流体力学教