浅谈一种多级离心泵平衡盘磨损故障解决办法

叶亚坤

摘 要：针对在某电厂百万机组中一种多级离心泵，频发平衡盘磨损故障，为了保障机组的安全稳定运行，通过对离心泵结构分析，明确平衡盘工作的工作原理，并针对泵运转参数进行计算调整，提出了初步的改造解决问题方案，彻底消除了这一困扰已久的缺陷，保障了机组的安全稳定运行。

关键词：发电厂；离心泵；平衡盘；磨损

中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0060-02

某2*1000MW机组火力发电厂，每台机组配置两台低加疏水泵，其作用将低加5、低加6汽测疏水打至低加5水侧进口，从而达到回收疏水，降低机组热耗率的目的。低加疏水泵设计为一用一备，如果低加疏水泵发生故障，将会极大的影响机组的热经济性。某电厂自2013年投产以来，多次发生因平衡盘磨损，导致机械密封泄漏的故障，严重影响机组安全文明生产，汽机专业在此期间也多次对低加疏水泵的备件平衡盘、机械密封、轴承进行了更换，并没有明显的改善，因此某火力发电厂将解决这一频发故障作为技术攻关项目，专业经过多次分析，多方考證，最终确定故障症结所在，并在2017年10月对其中一台低加疏水泵进行了改造。

1 多级离心泵结构组成

多级离心泵基本构造由六部分组成：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。本文研究的离心泵主要结构图如图1所示，采用机械密封形式，在泵的驱动端装有动静平衡盘，它的一侧压力，差不多就是末级叶轮轮盘间隙中的液体压力（高压），它的另一侧通过平衡管与泵的吸入口连通，压力是泵入口室（低压）。上述两侧压力差就使转子受到一个与轴向力反向的力，从而用以平衡泵体轴向推力[1]。

2 低加疏水泵初步故障分析

我们将全厂4台该类型离心泵的故障原因进行分类统计，并制作了低加疏水泵缺陷问题类型排列图，如图2所示，从图中不难发现，机械密封泄漏是低加疏水泵最频发的缺陷。

我们对低加疏水泵频发故障“机械密封泄漏”进行深度剖析，机械密封泄漏故障常见原因有：机械密封质量问题、机械密封行程不满足要求、机械密封安装不到位等情况。专业选用机械密封经检查均为厂家供货的优质品，机械密封安装测量准确，未有歪斜，行程调整不规范的情况，经过深度分析，专业确定发现机械密封泄漏故障的主要原因如下：

（1）在低加疏水泵机械密封泄漏的缺陷中，我们解体发现，低加疏水泵平衡盘都存在不同程度的磨损，根据理论推断平衡盘磨损后势必会造成轴向平衡力产生变化，造成泵轴系向进水侧偏移，造成机械密封紧力产生变化，加速机械密封的损坏。（2）低加疏水泵机械密封采用M7N/90形式，机械密封总行程为7mm，紧力控制在总行程的50%左右，一般为3-4mm，在泵运行过程中，泵自身工作窜动在1.2mm左右，在变工况和启停泵过程中，容易由于单侧紧力变大、另一侧紧力变小，导致机械密封超出调整范围而产生损坏、泄漏。

3 改造方案以及具体实施过程

针对已确认的主要原因，经认真讨论研究，逐一制定对策，拟定相应措施[2]。

3.1 平衡盘平衡力不够

多级泵平衡盘装置图3所示。

由定常流动不可压缩流体连续方程简化得平衡盘泄漏量和平衡室压力。

由平衡盘的作用可知，其平衡力等于轴向力W，则：

平衡室压力：

泄漏损失：

采用导数法确定轴向间隙泄漏功率损失最小时的最佳径向尺寸ropt。

低加疏水泵2B中rh=45mm，原平衡盘尺寸r0=95mm，R=116mm，计算可得ropt=79.53mm，故将平衡盘内径设计为ropt=80mm。

3.2 机械密封行程不足

根据低加疏水泵设计和运行工况，低加疏水泵在检修安装时工作窜动一般要求在0.8mm至1.2mm。但是，此泵在长时间运行后，平衡盘会逐渐磨损，此泵的工作窜动会相应的逐渐增大。我们曾经解体检修前测得的最大工作窜动达到了5.3mm。根据这些数据，我们联系专业机封厂家对低加疏水泵各个部件进行测量，重新定置选型机封。考虑工作窜动放大机封行程，考虑分装式机封安装难度，改用集装式设计。

根据制定的措施，专业在2017年10月完成了对其中一台低加疏水泵进行改造：一是按照计算结果，将低加疏水泵平衡盘内经由原来的190mm，改成160mm，然后根据泵的工作窜动，选用调整范围更大的集装式机械密封。

4 改造效果

在2017年10月份#2机组调停检修期间对低加疏水泵2B进行整改后，小组于2018年6月对低加疏水泵2B改造的效果进行检验。统计低加疏水泵2B改造前后故障时间，可以看到整改后低加疏水泵故障时间明显降低，改造后连续半年未发生故障。改造前平均半年故障时间为135小时，改造后半年故障时间为0小时。如图4所示。

过本次技术攻关，解决了某电厂#2机组低加疏水泵2B频繁故障的问题，故障时间明显减少，降低了日常维护和检修的人力、物力、财力。

综合计算：2016年低加疏水泵2B发生故障停运时间，更换机械密封9*2=18套，更换轴承9*2=18只，更换动静平衡盘6套共花费检修成本：18*2500+18*1000+6*4000=87000元。本次改造成功解决这一重复、频发缺陷，节省了检修费用共计8.7万元。

5 结语

本次低加疏水泵的改造基于多级离心泵平衡盘工作原理，成功分析出离心泵多次频发故障的症结所在，通过调整平衡盘工作面积，对机械密封进行改良，成功解决了这一难题，不仅消除了长期以来困扰机组的重复缺陷，也提高了机组运行的稳定性。接下来，专业会将这一研究进行推广，覆盖全厂4台设备，同时也欢迎同类机组，同种设备出现故障时能有有所借鉴。

参考文献

[1]杨雨松.泵的维护与检修[M].化学工业出版社，2012.

[2]魏龙.泵维修手册[M].化学工业出版社，2011.