锅炉给水泵平衡盘磨损的常见原因分析及其解决方法

钟 伟

（广西柳州钢铁集团公司动力厂，广西柳州 545002）

前言

锅炉给水泵的主要作用是将除氧器内除过氧的水提升到锅炉所需要的压力并连续不断地向锅炉输送，确保锅炉安全稳定运行。锅炉给水泵是锅炉系统安全稳定运行的关键设备之一［1］。柳钢动力厂热电车间锅炉给水泵有三个品牌。其中型号100BSJ，有6 台，不同程度地出现平衡盘磨损严重，甚至咬死的现象，造成水泵频繁的检修，同时也严重地影响到锅炉给水系统的安全稳定运行。

1 平衡盘的工作原理

该厂在运行的100BSJ 型泵是分段式多级泵，泵的轴向力是通过平衡盘装置来平衡。平衡盘装置结构简单，但是不能平衡全部的轴向力，因此平衡盘装置磨损是常见的故障。如果平衡盘装置出现故障，给水泵就会出现振动变大、电流异常上升、出力不足、高压端漏水等问题，甚至出现平衡盘因干摩擦而咬死的现象。由于给水泵是大型泵，结构复杂，技术要求高，维修人员对给水泵的检修要求并不是很了解，特别是平衡盘装置在平衡盘与平衡套的间隙大小和如何调整上并不是很了解，导致泵的故障频繁，甚至影响到了生产的稳定。因此熟悉平衡盘装置的工作原理和平衡盘装置的常见故障以及解决办法是十分有必要的。

平衡盘装置［2］（见图1）工作原理：给水泵平衡盘装置的结构比较简单，由平衡盘和平衡套组成。其中有两个比较重要的间隙b0和b1。b1是由平衡套内圆与泵轴套外圆形成的径向间隙值，b0是平衡套和平衡盘端面形成的轴向间隙值。水泵运行时，末级叶轮出口压力P2部分压力水经叶轮径向间隙降为叶轮后泵腔的压力P3，再通过间隙b1和b0节流分别下降为P4和P5。P5在平衡室内下降为P6，由于平衡室与泵吸入口通过平衡管联通，因此P6与泵吸入口的压力基本相同，如果不计管阻损失。由于压力P4远远大于压力P6，压力差作用在平衡盘上产生与轴向力反方向的平衡力，以平衡转子上的轴向力F，泵的转子在平衡力与轴向力的作用下，形成一个相对的平衡状态。但是在运行时间一段时间后，平衡装置可能出现磨损，会造成平衡力的变化，转子的平衡就被打破，短期内可以通过轴承推力盘来补充一部分平衡力来保证转子的平衡状态。磨损得严重则要进行检修和调整相应的间隙。

图1 平衡盘装置

2 平衡盘磨损的常见原因分析

平衡盘磨损严重直接表现出来的现象就是泵的振动大，漏水等。通过对多台给水泵解体检查，总结出平衡盘磨损严重的原因。

2.1 高压水从平衡套后泄出

原因有两个方面，一是由于平衡套是用螺栓上到吐出段上的，如果螺栓上得不正确，紧力不足，就会导致高压水从平衡套后泄出；二是平衡套与吐出段的装配间隙过大，高压力的水也会从这里外泄出来，一般这个间隙控制0～0.02 mm 为好，这样装配和拆除也不是太难。外泄的路径为图1abcd 处的结合面。由于大量的高压水沿结合面外泄到平衡盘后，因平衡管口没有这么大的能力及时将水引回到入口，导致平衡盘后压力P6上升，平衡力变小，从而引起平衡盘研磨。由于高压水的长期外泄，造成吐出段内孔和端面冲刷破坏，无法使用。（见图2）

图2 给水泵吐出段

2.2 平衡套和轴套磨损导致间隙b1过大

理论来说间隙b1大将更有利于推开平衡盘，防止平衡盘研磨。但是间隙b1变大，泄漏量增加，效率降低，这就导致平衡水管没有这么大的能力把这么多水引回到吸入口，从而导致P6升高，由于P4与P6的压差减小，平衡力变小，引起平衡盘研磨，平衡盘装置失效。

2.3 平衡盘与平衡套间隙b0过小

理论来说间隙b0越小，外泄量就越少，P4增大，有利于推开平衡盘。但是在泵的启动的时候，由于间隙b1比较小，压力水无法立刻到达P4的腔室，平衡力无法马上建立。此时在轴向力的作用下，平衡盘与平衡套便发生摩擦。再加上泵在运行中是一个动态的平衡，间隙b0过小，也容易造成平衡盘的接触摩擦。当磨损严重时，间隙b0变大，泄漏增大，造成P4变小，引起平衡力下降，进一步加剧了平衡盘的磨损。

3 改进措施

（1）针对压力从平衡套后泄出的解决办法，在平衡套外泄的路径abcd 处的b 点直角处增加凹槽，用来安装O 型圈加强密封，建议用氟橡胶材质的O型圈，能耐高温，弹性好，耐用。同时在bc面再车一个凹槽，用缠绕密封垫进行密封（见图3）。同时还要注意平衡套的固定螺钉必须均匀拧紧。通过改造，平衡套后泄漏的问题得到解决，在以后的运行当中也没有发现此处有泄漏的现象。

图3 平衡套

（2）从实际泵运行来，b1如果大于0.6 mm 以后，平衡盘的效果就比较差。因为b1太大，高压水大量泄漏进入平衡室，造成P4升高，从b0处泄漏量也随之增大。大量的高压水泄漏到平衡盘后，造成P6上升，平衡盘受力减小，最终转子在轴向力的作用下，平衡盘被磨损。所以经过多次试验，建议保证b1在0.3～0.5 mm之间效果比较好。

（3）在以往的检修当中，根据水泵厂家提供的平衡盘与平衡套间隙b0数据0～0.03 mm 进行装配，发现平衡盘磨损很严重，但水泵的推力瓦与推力盘却没有接触。在平衡轴向力的过程中，当平衡力不够的时候，需要推力瓦来平衡一部分轴向力，厂家担心推力瓦受力过大而烧瓦，因此把b0放得过小，不惜用平衡盘与平衡套相互摩擦来减少推力瓦的受力。经过查阅其它泵厂的数据和多次试验，把b0调整到0.08～0.15 mm 是比较合适，平衡盘的磨损得到了一定的缓解，设备正常运行时间大大的延长。

4 运行中的改进和注意事项

（1）给水泵起停不宜频繁。泵起动瞬间，平衡盘前后建立不了压差，此时推力瓦受力很大，瓦面的合金受力大被挤压磨损，磨损的量超过平衡盘的间隙值，造成平衡盘干摩擦。所以尽量避免频繁起停，延长平衡盘的使用寿命。

（2）起泵前要进行充分的暖泵，起动后应快速提升到工作转速，如果长时间在低速下运行，会造成推力瓦油膜无法建立，导致推力瓦损伤甚至烧瓦的事故。

（3）运行中要定期点检观察平衡管入口和出口处压差，当压当大于0.3 MPa 时，说明高压端泄漏大，就要检查平衡盘装置，防止平衡盘过度磨损。

5 结语

通过对给水泵平衡盘工作原理充分了解，针对100BSJ 型给水泵平衡盘频繁出现故障原因，进行全面认真地查找分析。对平衡套进行了适当的改造，以及装配间隙进行了优化后，目前该水泵运行平稳，没有再出现平衡盘频繁磨损的故障，延长了泵的运行周期。同时也提出了泵在运行上的注意事项，为同类泵的检修和维护提供一点参考。