卧式多级离心泵平衡盘故障原因及处理措施

       卧式多级离心泵的关键组件之一就是平衡盘，如果没有平衡盘去平衡轴向推力，卧式多级离心泵将无法正常工作，所以了解平衡盘的故障原因及相应的处理措施就显得很重要，接下来，长沙中联泵业工程师将以实例为用户朋友们分析一下常见的卧式多级离心泵平衡盘的故障原因及处理措施，供大家参考借鉴。 

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        某厂50MW机组配备的给水泵是沈阳水泵厂生产的DG270-140多级分段式离心泵，流量为270m3/h，扬程为14.86MPa，转速为2980r/min。该水泵平衡机构采用平衡盘加止推轴承（推力瓦）来平衡轴向推力，运行中由于经常出现平衡力不能平衡轴向推力，造成推力瓦烧毁，平衡盘与平衡座严重磨损的事件发生，并引起水泵剧烈窜振，尤其在小流量下，经常由于振动增大而被迫停运。

一、卧式多级离心泵平衡盘故障原因分析

       要减小平衡盘窜动的幅度，必须在转子一离开平衡位置时，就有一个很大的恢复平衡的动态恢复力。要使动态恢复力增大，必须使瞬间平衡力增大，而这取于平衡盘二侧压差△P2增大。也就是说平衡盘一离开平衡位置，△P2愈大，动态恢复力就愈大，就愈能很快地恢复其平衡位置。那么，怎样可使△P2增大呢？只有P4变得愈大才行（因△P2=P4-P5，P5几乎不变），而这只有在泄漏量经过间隙a的流动压降△P1大大减小才能获得。平衡盘的窜梭并不影响这一间隙中的流动，其泄漏量q取决于径向间隙a，在一定的间隙a下，流动压降△P1与泄漏量q的平方成正比。当平衡盘左窜时，泄漏量随间隙b的减小而减少。如果径向间隙a和轴向间隙b的总压降值不变，即△P=△P1+△P2，那么，流动压降减少很多，势必使平衡盘二侧压差△P2增大很多，而△P2的增大，也就是动态恢复力增大，就会促使平衡盘恢复至平衡位。所以，问题的关键是如何使动态下流动压降△P1大大减小，显然，这只有使静态下流动压降△P1占总压降中较大部分时才能实现。

       例如，假定总压降△P=100公斤/厘米2，其中△P1=90公斤/厘米²，△P2=10公斤/厘米²，当q减少一半时，△P1由90公斤/厘米²减小为22.5公斤/厘米²，于是△P2=100-22.5=77.5公斤/厘米²，瞬间平衡力为原平衡力的7.75倍，也就是动态恢复力增大为原平衡力的7.75倍，从而可以使平衡盘快速恢复至平衡位置。然而，不错径向间隙的压降△P1也不能过大，过大会使第二轴向间隙的压降太少，平衡力不够，最终会导致必须增大平衡盘直径来增大静态平衡力。而平衡盘直径的增大，受到设备的限制，又往往因平衡盘平面与轴线的垂直度难以达到较小的允许值，从而使第二轴向间隙b较大，减小了平衡盘二侧的压差，使平衡力更小。反之，如其中△P1=10公斤/厘米2，而△P2=90公斤/厘米2，在q减少一半时，△P2由10公斤/厘米2减小为2.5公斤/厘米2，于是△P2=100-2.5=97.5公斤/厘米2，瞬间动态平衡力只增大7.5公斤/厘米2，为原平衡力的1.08倍，恢复力极小，恢复至平衡位置就非常缓慢。为此，一般△P1占压降△P的60%左右较好，而轴向间隙b取为平衡盘直径的0.1%~0.15%较好

二、卧式多级离心泵平衡盘故障处理措施

       该厂给水泵使用平衡盘设计直径为210mm，轴向间隙为0.08mm，径向间隙为0.6mm。运行后发现平衡力不足以平衡轴向推力，造成推力瓦渊止推轴承冤烧坏，平衡盘与平衡座严重磨损。通过对该厂#4给水泵检修，检查怀疑是由于平衡盘设计偏小，不足以平衡轴向推力而造成平衡盘和推力瓦受力过大而磨损。于是，通过检修提高安装工艺，把轴向间隙缩小为0.01mm，径向间隙增大至1.4mm，由此增大平衡盘前的压力来增大平衡力。但是，由于平衡盘二侧压差△P2变大，在总压降不变的情况下流动压降△P1反而减小了，动态恢复力也随之减小，使平衡盘在变工况下增大了窜梭幅度，磨损更为严重。后来重新进行计算，将平衡座与平衡盘接触面的直径放大至225~230mm渊可根据水泵运行状况逐步放大冤，把径向间隙恢复为0.6mm，并适当放小了轴向间隙渊为0.02~0.03mm冤，并保证平衡盘动尧静盘瓢偏值小于0.03mm，通过加大平衡盘的受力面积和减少泄漏量，增大了平衡盘前的压力，也就提高了平衡力。同时，还将平衡盘与平衡座接触面进行热处理，提高表面硬度，并将平衡座接触面车制成8毅的接触斜面，使平衡盘与平衡座接触时采用线接触来降低摩擦，防止平衡盘与平衡座长时间接触后发热在运行中咬死的现象发生。

        将平衡盘座与平衡盘接触轴向间隙缩小为0.02~0.03mm，另一方面也是为了减小给水泵推力瓦受力时的磨损厚度渊相当于只有0.02~0.03mm轴向间隙冤，防止了推力瓦烧毁。因为平衡座与平衡盘接触时的轴向间隙是靠推力盘与推力瓦接触来调整的，当水泵轴向力大于平衡力无法平衡时，通过推力瓦的磨损使平衡盘与平衡座轴向间隙减小，泄漏量也降低，提高了平衡力，使平衡盘处于平衡力极佳位置状态，当推力瓦磨损厚度达到0.02~0.03毫米时，平衡盘座与平衡盘也接触渊轴向间隙为0，出现此情况时可将平衡盘受力面积继续扩大，加大平衡力冤，此时平衡盘与推力瓦同时接触，降低了推力瓦承受的推力，避免了因推力瓦烧毁又造成平衡盘单独承担全部轴向推力尧最后造成平衡盘与平衡座长时间窜梭碰磨后出现卡涩。

       对#4给水泵平衡盘的改造后，经过一段时间的运行发现，改造后能保证水泵安全稳定运行，推力瓦油温在运行中保持在正常温度范围内，水泵也未出现运行中来回窜动的现象，轴承振动在0.03mm以下，平衡压力显示也稳定，未出现频繁波动的现象。

       在对#4给水泵再次进行检修时，对推力瓦和平衡盘进行了详细的检查，推力瓦仍保持有一定的厚度，未出现瓦块烧毁的现象，平衡盘和平衡座检查接触面也保持完好，仍可继续使用，由此说明，改造后#4给水泵平衡力已能平衡水泵的轴向推力。将该改造成果应用于其它给水泵的改造中，也取到了良好的效果。