多級泵平衡盤平衡鼓燒損原因及優(yōu)化建議

多級泵平衡盤平衡鼓燒損原因及優(yōu)化建議由于多級泵機械密封泄漏停泵進行檢查修理解體檢查后發(fā)現(xiàn)機械密封波紋管斷裂經(jīng)對主軸彎曲度及圓度、圓柱度檢查測量發(fā)現(xiàn)泵軸彎曲同時前主軸瓦燒損。隨即更換密封、泵軸、前軸瓦并安裝，主軸承間隙為0.10mm并檢查潤滑系統(tǒng)正常試運行正常。但運行不久再次發(fā)生故障。故障現(xiàn)象是振動大檢修盤車時載荷重盤不動車，經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)機泵平衡盤和平衡鼓燒損因此對兩次故障進行綜合分析。1、多級泵平衡盤和平衡鼓燒損故障原因分析1）從多級泵的主要結(jié)構(gòu)形式及平衡機構(gòu)分析多級泵的工作原理是被輸送的介質(zhì)在給定壓力下進入泵的吸入口在旋轉(zhuǎn)的葉輪的作用下使介質(zhì)的動能和勢能都增加介質(zhì)進入導(dǎo)葉后-部分動能轉(zhuǎn)化為勢能(每一級葉輪都配有一個導(dǎo)葉)，導(dǎo)葉的反葉片在有利的水力特性下，把介質(zhì)輸送到下一級葉輪的入口。由于一級到另一級的這種過程的重復(fù)進行每一級都增加了同樣的壓力在通過末級導(dǎo)葉后流體進入到筒形體的環(huán)形室較后通過排出口進入到排出管路。多級泵平衡盤多級泵主要有泵軸、葉輪殼體軸承、密封和平衡機構(gòu)等組成。多級泵在檢修過程中主要發(fā)現(xiàn)的是平衡機構(gòu)中的平衡盤/平衡鼓組合燒損，它的平衡機構(gòu)由平衡管和平衡盤/平衡鼓組成止推軸承不承受或只承受較小的殘余軸向力。（1）軸向力的產(chǎn)生原因多級泵的軸向力主要由葉輪在旋轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的壓差以及前后蓋板不對稱所形成的其他葉輪產(chǎn)生的動反力只占很小一部分。由于吸入口和排出口處的壓力不相等不完全對稱的葉輪兩側(cè)的液體壓力不相等從而產(chǎn)生軸向力。如果葉輪兩側(cè)的液體壓力不計算軸的橫截面積并且不考慮葉輪旋轉(zhuǎn)對壓力分布的影響則作用在葉輪上的力是由接收到的力之間的差值。輪子和輪罩接收的力，因為出口壓力總是大于入口壓力所以當(dāng)離心泵旋轉(zhuǎn)時沿著軸的力指向入口作用在轉(zhuǎn)子上。（2）多級泵軸向力的平衡常見措施多級泵的軸向力的平衡測量通常包括葉輪的對稱布置平衡鼓裝置平衡盤裝置平衡鼓和平衡盤組裝裝置還有一個雙平衡鼓平衡機構(gòu)葉輪對稱布置或使用平衡鼓軸向力不能完全平衡推力軸承仍然需要承受殘余軸向力多級泵更自動調(diào)節(jié)軸向力作用平衡盤平衡軸向力。（3）平衡盤平衡軸向力的原理來自葉輪的加壓液體，通過平衡板和平衡板之間的徑向間隙流入平衡盤和平衡板之間的水腔，使得水腔處于高壓狀態(tài)在平衡盤之后平衡管連接到泵的入口并且壓力大約是泵的入口壓力這樣平衡盤兩側(cè)的壓力不相等產(chǎn)生向后的軸向平衡力。軸向平衡力的大小隨軸向位移而變化并且調(diào)節(jié)平衡盤和平衡板之間的軸向間隙(即平衡盤和平衡板之間的水室壓力改變)以實現(xiàn)平衡。但這種平衡通常是一種動態(tài)平衡。平衡盤自動平衡軸向力因為平衡盤的兩個間隙(徑向間隙和軸向間隙)相互補充。平衡盤通過泄漏產(chǎn)生的壓力差來改變平衡力。在沒有泄漏情況下不能實現(xiàn)軸向力的完全平衡平衡盤的工作過程是一個平衡運動的過程。QQ截圖20200715093931如圖1所示，平衡盤安裝在多級泵的末級葉輪背后，平衡盤除輪轂(或軸套)與泵體之間有一個間隙b外，在盤與泵體之間還有一個軸向間隙bo平衡盤的背后則是通入口管的平衡室。末級葉輪背后的高壓液體流向徑向間隙b壓力從P降到P由于P'>P(平衡室壓力)平衡盤兩側(cè)產(chǎn)生壓力差壓力p液體將平衡盤推向后面并經(jīng)間隙bo流向平衡室，這推開平衡盤的力即為平衡力，與轉(zhuǎn)子的軸向推力方向相反。當(dāng)葉輪上的推力大于平衡力時，轉(zhuǎn)子就向前移，使間隙b。減小減少了泄漏量而壓力p則增高，也就增加了平衡力轉(zhuǎn)子不斷前移P也不斷增高當(dāng)移到某一位置時平衡力與軸向推力相等亦即達到了平衡，由于慣性運動著的轉(zhuǎn)子不會立即停止在平衡位置上還要繼續(xù)移動，軸向間隙bo還會繼續(xù)變化.直到因阻力而停止，但停止的位置并非平衡位置此時平衡力超過軸向力所以又使轉(zhuǎn)子向相反方向即向后移動即又開始了一個新的平衡循環(huán)。這樣多次反復(fù)動作一次比一次移動的少較后可穩(wěn)定下來使轉(zhuǎn)子停留在新的平衡位置上。當(dāng)泵的工況發(fā)生變化時軸向力也就會又如上所述重新調(diào)節(jié)。當(dāng)工況變化時平衡盤可以通過軸向間隙的變化使其所產(chǎn)生的平衡力能夠自動的適應(yīng)軸向力的變化，從而達到“自平衡”的效果。通過作用在平衡盤上的壓強Pa所產(chǎn)生的壓力差產(chǎn)生的平衡力F"與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的軸向力F達到平衡。（4）從平衡機構(gòu)本身分析故障原因<1>平衡管不暢通通過以上軸向力的產(chǎn)生和平衡原理可以看出當(dāng)平衡管堵塞時平衡機構(gòu)就產(chǎn)生不了平衡力失去了作用這時泵的軸向力將使平衡盤和平衡鼓嚴(yán)重摩擦造成燒損，所以維修人員在檢修平衡機構(gòu)時，首先要檢查平衡管是否暢通。<2>零件形狀公差不合格由于平衡盤、平衡鼓的加工精度和表面粗糙度要求較高一般不會出現(xiàn)問題但在裝配時經(jīng)常有不合格的現(xiàn)象發(fā)生比如垂直度和平行度以及平衡盤、平衡鼓間隙超差等導(dǎo)致平衡盤平衡鼓之間間隙不均勻或過大、或小都可能引|起平衡裝置失效或燒損。<3>螺絲緊力不均勻由于平衡機構(gòu)和排出段是靠螺釘連接的如果擰緊力不均勻或者是緊固不到位就會引起壓力從此處泄出壓力的外泄導(dǎo)致平衡力過小從而引起平衡機構(gòu)研磨嚴(yán)重時燒損，所以在日常檢修中要注意幾個固定螺釘一定要均勻擰緊。2）泵軸彎曲的影響在2次故障和其他檢修中發(fā)現(xiàn)泵軸容易發(fā)生彎曲現(xiàn)象。幾種常見的軸彎曲原因如下。(1)材料缺陷材料不均勻加熱后膨脹會不均勻?qū)е聼釓澢绻谥圃祀A段存在殘余應(yīng)力則在加熱后應(yīng)力將被釋放，這也將導(dǎo)致熱彎曲。(2)動態(tài)和靜態(tài)摩擦。當(dāng)轉(zhuǎn)子和靜止部件之間的間隙消失時會發(fā)生動態(tài)和靜態(tài)摩擦導(dǎo)致接觸溫度升高導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度分布不均勻和熱彎曲。(3)套裝葉輪松動。固定葉輪的松動改變了熱阻導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和葉輪之間接觸的溫度不均勻?qū)е聼釓澢?4)套裝部件的間隙消失將轉(zhuǎn)子蹩彎。泵軸一旦發(fā)生彎曲會造成-系列的問題比如口環(huán)軸套、葉輪等磨損對平衡機構(gòu)的損害更大會使垂直度和平行度嚴(yán)重超差進而導(dǎo)致平衡盤、平衡鼓之間間隙不均勻破壞它們之間的穩(wěn)定液膜而發(fā)生干摩擦引起平衡裝置失效或燒損。3）轉(zhuǎn)子竄量調(diào)整的影響合理確定和調(diào)整泵容積是修復(fù)多級泵的關(guān)鍵，也是使其在高效運行范圍內(nèi)的措施之一。密封壓縮量的測量軸承的安裝平衡板平衡鼓平衡等都將受到轉(zhuǎn)子量的影響。組裝泵時測量轉(zhuǎn)子的總體積。此時沒有安裝平衡盤并且在平衡盤上安裝襯套并通過鎖緊螺母與每級的轉(zhuǎn)子鎖定，并且首先將轉(zhuǎn)子推向吸入口使得葉輪和泵體均密封密封圈用深度計測量從肩部到泵體一側(cè)的距離然后將轉(zhuǎn)子拉回到排出側(cè)，使葉輪的后蓋靠近導(dǎo)軌葉片然后測量此時的距離兩者之間的差異是總竄量。在測量和調(diào)節(jié)總體積后，需要測量和調(diào)節(jié)平衡盤的軸向體積。在平衡盤安裝并用鎖緊螺母鎖定之后根據(jù).上述測量總體積的方法測量平衡盤的軸向體積。當(dāng)測量的平衡盤軸向體積過小時在平衡盤套筒的內(nèi)端添加一個合適的調(diào)節(jié)墊圈。當(dāng)測量的平衡盤的軸向竄量過大時在泵體平衡環(huán)的背部加合適的墊片或?qū)ζ胶獗P軸套進行適當(dāng)?shù)那邢?，從而保證平衡盤適當(dāng)?shù)拈g隙否則平衡盤將失去平衡軸向力的能力或損壞。在多級泵的維護期間間隙的調(diào)整非常重要在以正確的方式調(diào)整和修理泵之后，泵可以正常運行以防止各種異常磨損。4）頻繁開啟的影響由于平衡機構(gòu)具有開啟時有磨擦的特性，此時穩(wěn)定的液膜難以形成因此這種結(jié)構(gòu)不適合用于頻繁開啟的場合所以在日常運行中盡量避免短時間內(nèi)多次開啟。設(shè)備故障的發(fā)生往往不是單一原因的結(jié)果是零配件的材料.精度裝配對量操作運行等綜合因素的影響通過對燒損情況的判斷分析故障原因主要是3個方面。（1）泵運行前期軸彎曲造成平衡系統(tǒng)不均勻磨損垂直度和平行度超標(biāo)破壞它們之間的穩(wěn)定液膜而發(fā)生干摩擦引起平衡裝置失效或燒損。（2）葉輪口環(huán)磨損支撐軸瓦磨損造成轉(zhuǎn)子下落使平衡鼓內(nèi)徑與平衡套外徑相互非正常磨損嚴(yán)重進而燒結(jié)。（3）對量軸承在較終對軸的竄動量時要把平衡鼓和平衡盤端面間隙調(diào)整為0.15mm左右在調(diào)整量不符合要求時會造成平衡鼓和平衡盤端面干摩擦導(dǎo)致燒損。2、操作和維修優(yōu)化建議（1）在日常運行中設(shè)備管理人員操作人員、維修人員加強巡檢認真檢查泵及其附屬的潤滑、冷卻等系統(tǒng)的運行情況監(jiān)測泵運轉(zhuǎn)時的噪音、溫度密封泄漏情況和潤滑油位在機泵出現(xiàn)異常聲響或發(fā)生故障時馬上上報或停車，及時查明原因并消除。盡量避免不必要的多次開啟保證操作平穩(wěn)。（2）了解清楚泵的原理不但是維修人員必須做的也是設(shè)備管理人員和操作人員應(yīng)該做的，故障都是由小至大的方向發(fā)展變化的，如果設(shè)備管理人員和操作人員對泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點有所了解就會及時發(fā)現(xiàn)問題及時修理避免發(fā)生燒軸燒平衡機構(gòu)等故障的發(fā)生。正如此多級泵的平衡機構(gòu)就可以通過平常測量