离心式多级泵支撑环的改造.doc

多级离心泵支撑环的改造侯振铎（郑煤集团超化煤矿，河南 新密452385）摘要 多级离心泵的改造通过对平衡盘支撑环开设若干对称润滑槽，选用耐磨性较好材质的铜合金平衡盘、平衡环，并使用了带挡环的NJ320轴承，很好的控制了水泵叶轮的轴向窜动量，提高了平衡盘的自平衡效果，降低了平衡盘、平衡环及叶轮的磨损，提高了水泵的使用效率，延长了水泵的使用寿命。关键词 支撑环 润滑槽 平衡盘 平衡环 1 概述煤矿井下主排水系统是煤矿安全生产的重要环节，而排水系统的核心却是水泵的运转问题，水泵能否稳定有效的运转，直接影响排水系统的运作，关系矿井的安全稳定运作。由于井下条件的复杂性，井下水质偏浑浊，具有一定的固体颗粒含量，加上偶尔的大颗粒杂物进入泵体，长时期运作，造成泵体各部件的频繁磨损，包括泵体内壁，叶轮叶片，平衡盘，平衡环及密封装置的磨损。如此不仅使各零部件的使用周期大大缩短，尤其是平衡盘、平衡环，而平衡盘、平衡环是保证水泵正常运转的关键部件，如不能及时给予更换，就会导致泵体、叶轮的磨损，轴承的损坏，进而影响了水泵使用寿命，降低了水泵运行效率，造成了不必要的经济损失。为此，我们经过查阅相关资料，长时间的摸索，并结合现场实际运作环境，对使用的多级离心泵进行了如下一些改造，取得了很好的效果，现已在我单位开始推广应用。2 平衡盘的工作原理2.1 轴向推力的产生多级离心式水泵运行时，由于叶轮前后盖板面积的不等，作用在叶轮两侧的压力不同，以及液体进入叶轮时的动反力等因素，产生了一个迫使叶轮轴向移动的轴向推力。轴向推力除了使叶轮朝吸水口方向移动外，还会引起泵体振动、磨损及增加轴承负荷。平衡盘的作用就是来平衡轴向推力，保证水泵的正常运行应运而生的。2.2 平衡盘工作原理平衡盘是多级离心泵采用最普遍的一种轴向推力平衡装置。它的结构如图2所示，平衡盘用键固定在水泵轴上，它与叶轮一同转动，图2 平衡盘工作原理泵体上固结有支撑环和平衡环。平衡盘与支承环中间形成不变的径向间隙、与平衡环间形成可变的轴向间隙。同时形成两个充水腔，为平衡腔，为回流腔。由图可见，由于压力差和间隙的存在，从最后一级叶轮出来的高压液体，有一股经叶轮后盖板外侧间隙，流过径向间隙，到达平衡腔,再经轴向间隙到达回流腔,最后经水管返回吸水侧(泵入口)或流入大气。平衡盘之所以能起平衡作用，关键在于这股液体压力的变化。叶轮出流的高压水经径向间隙进入平衡腔，而回流腔的压力接近大气压或吸水侧压力。这样，作用在平衡盘内外的压力差推盘向出水侧方向移动，从而推动整个转子朝出水侧方向方向移动，当作用在盘上的平衡力等于轴向推力时，水泵处于平衡状态下运行。3 多级离心泵的改造3.1 在支撑环上开设润滑槽根据以上平衡盘的工作原理及井下水泵的实际运转情况，分析平衡盘磨损严重的主要原因是矿井水质比水泵设计参考水质更加浑浊，高压水流经的径向间隙很容易被堵死，这样平衡腔内无法进入高压水，平衡盘就不能起到平衡轴向推力的作用。为此，我们将支撑环内孔扩大0.5mm，在支撑环上开设3个均等润滑槽5mm*4mm*3mm，当多级离心泵工作时，扩大后的内孔和润滑槽可提供高压液体（水）进入平衡腔内，起到平衡轴向力的作用，并且还可以间接的起到润滑的作用，有效地防止平衡盘与平衡环过快磨损。3.2 选用耐磨材料好的平衡盘和NJ320轴承为了延长平衡盘的使用寿命，在选购平衡盘、平衡环时可以选用铜合金等耐磨性好的材质；选用NJ320带挡环的轴承，在一定程度上控制了泵体的轴向窜动量。通过选用铜合金平衡盘与NJ320轴承在我单位某泵房2#水泵的试用，取得了很好的效果。加之开设润滑槽的改造，该水泵试用一年实测平衡盘、平衡环磨损量不超过1mm，泵体内叶轮、口环等的磨损大大减少，检修拆卸次数也明显减少，大大提高了水泵的运行性能与运行周期。4 结语经过对多级离心泵的以上改造，大大提高了水泵的运行性能，减少了平衡盘与平衡环间的磨损，平衡盘、平衡环检修更换次数明显减少，这就减轻了水泵维护工的劳动强度，同时水泵内叶轮、口环及泵体的磨损也得到改善，延长了水泵的使用寿命，更为重要的是提供了一套可行的解决水泵平衡盘、平衡环磨损问题的有效方法，保证了矿排水系统的安全有效运行，确保了矿安全生产，并且给矿带来了一定的经济效益。参考文献1于励民，仵w自连等主编.矿山固定设备选型使用手册.北京：煤炭工业出版社2刘捷主编.流体机械.北京：煤炭工业出版