黃千里

(河南能源貴州豫能公司 黔希化工 ， 貴州 黔西 551500)

XX型鍋爐給水泵是將除氧器來的脫鹽水加壓經(jīng)省煤器加熱后送入鍋爐進(jìn)行蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，是鍋爐裝置供水系統(tǒng)核心設(shè)備，也是鍋爐裝置安全運(yùn)行的保障。該泵是由汽輪機(jī)驅(qū)動，在汽輪機(jī)單試工作結(jié)束后，進(jìn)行聯(lián)動試車，在啟泵運(yùn)行時正常。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至2 300 r/min時，汽輪機(jī)軸封漏氣量增大，現(xiàn)場操作人員選擇緊急停車，現(xiàn)場工藝人員急停后水泵盤車有摩擦、卡澀現(xiàn)象，并且伴有輕微的異常聲響，為消除以上故障決定對該泵進(jìn)行解體大修。

1 鍋爐給水泵的設(shè)計指標(biāo)及結(jié)構(gòu)特點

XX型高壓多級離心泵是德國 KSB 公司累積多年經(jīng)驗所研究開發(fā)的先進(jìn)、完善的高壓多級離心泵系列產(chǎn)品。XX型水泵設(shè)計流量：270 m3/h，揚(yáng)程1 500 m，轉(zhuǎn)速2 985 r/min。泵中段與中段之間依靠金屬硬密封配合，即依靠鍛鋼金屬面之間的加工精度來配合，之間無密封圈等易損件，杜絕級間泄漏的可能，而鑄鋼件無法達(dá)到該效果，進(jìn)、出水段及中段采用整體式的鍛件，密封性能由精密的機(jī)械加工來保證，密封安全性高，既保證了零件的承壓等級，又避免了產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象。高壓多級離心泵結(jié)構(gòu)圖見圖1。

從總體上看，高壓多級離心泵主要零部件有：進(jìn)水段、中段、出水段、葉輪、密封環(huán)、機(jī)械密封、軸向力平衡裝置和軸承、節(jié)流套等。給水泵是由14個葉輪依次串聯(lián)，通過鍵連接安裝在同一根泵軸上，每個葉輪都有一個與其對應(yīng)的導(dǎo)葉輪，每級導(dǎo)葉輪與泵軸套處均有一個密封環(huán)，起到級間密封作用，泵軸兩端有滑動軸承支撐在軸承箱體上，兩端均有軸封裝置，防止介質(zhì)往外泄漏或者空氣進(jìn)入。由于所有的葉輪都朝向一個方向排列與軸上，每級葉輪均有一個方向一樣的軸向力，逐級相加的軸向力都作用在平衡盤上。

圖1 高壓多級離心泵結(jié)構(gòu)圖

平衡盤裝置平衡轉(zhuǎn)子的軸向力：平衡盤能平衡 100%軸向力，采用平衡盤結(jié)構(gòu)，還能減少泵的泄漏量，提高泵的效率。

2 鍋爐給水泵存在的問題

第一次啟泵抱軸：汽輪機(jī)單試成功后的聯(lián)動試車時發(fā)生的，連續(xù)緩慢升速2 h，升速至2 300 r/min。汽輪機(jī)后端汽封處泄漏出一股蒸汽，操作人員在慌亂中拍下急停開關(guān)，機(jī)組很快(大約5 s)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停下后盤不動車，冷卻2 h后用長F板子可盤動，但有卡澀現(xiàn)象，脫開聯(lián)軸器汽輪機(jī)盤車順暢，但是泵盤車有卡澀現(xiàn)象。

泵解體后第八級葉輪和中段口環(huán)密封處有摩擦、拉傷現(xiàn)象，其主要原因可能是因為入口介質(zhì)有硬質(zhì)顆粒，葉輪和各級中段配合間隙不合適，8級葉輪摩擦較為嚴(yán)重，其余各級都有輕微的拉傷，當(dāng)時只對葉輪口環(huán)和中段口環(huán)處用砂布處理，測量口環(huán)間隙為0.35 mm，葉輪口環(huán)間隙過小，試車失敗。

第二次啟泵抱軸：試車前汽機(jī)和泵單個盤車都沒問題，但在準(zhǔn)備開車時，進(jìn)口法蘭泄漏熱水處理30 min左右，135 ℃的鍋爐水已經(jīng)進(jìn)入泵進(jìn)口段，造成進(jìn)口段和出口段溫差，從而出現(xiàn)膨脹差，聯(lián)動試車轉(zhuǎn)了5圈左右機(jī)組就無法轉(zhuǎn)動，停頓了一下又轉(zhuǎn)了4～8圈后停止卡死，機(jī)組停下后用F板子盤不動車，試車失敗。

3 原因分析

3.1 第一次抱軸

盤車卡澀但有軸向竄動，說明轉(zhuǎn)子與靜子摩擦造成，葉輪口環(huán)為最小徑向間隙，所以盤車卡澀為口環(huán)磨損造成。原因分析：①先是小汽機(jī)汽封突然漏氣，蒸汽在汽封處憋壓將汽封破壞泄漏出來，后來經(jīng)過排查，小汽機(jī)汽封排氣管線未安裝，造成汽封處憋壓。②水泵介質(zhì)含有硬質(zhì)顆粒進(jìn)入泵內(nèi)，因為此水泵為第一次運(yùn)行，管道內(nèi)有焊渣、鐵銹等硬質(zhì)顆粒，從而導(dǎo)致泵體動靜部分研磨，使泵芯產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象。③水泵葉輪口環(huán)間隙偏小，也是造成泵轉(zhuǎn)子抱死的原因。④在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時間過長。⑤沒有充分暖泵，泵體和轉(zhuǎn)子受熱不均勻。

3.2 第二次抱軸

將聯(lián)軸器脫開后汽輪機(jī)盤車正常，水泵完全無法盤車，等到第二天冷卻下來后還是無法盤車，但轉(zhuǎn)子有軸向竄動量為0.8 mm。原因分析：因為轉(zhuǎn)子有軸向0.8 mm的竄動量，而轉(zhuǎn)子在圓周方向仍然卡死，說明轉(zhuǎn)子此時的竄動量只是軸相對于葉輪在竄動，某一級卡死的葉輪并沒有動。節(jié)流套間隙設(shè)計值0.8～1.2 mm，泵軸的竄動量就是節(jié)流套的間隙。高壓鍋爐給水泵出現(xiàn)摩擦、卡澀抱軸現(xiàn)象主要原因：① 泵體前后受熱不均勻，導(dǎo)致動靜部分相擦；② 軸與軸承、軸承箱同軸度沒有調(diào)整好，造成轉(zhuǎn)子與泵殼間隙不均勻；③葉輪口環(huán)間隙過小。

4 處理措施

①調(diào)整軸與軸承、軸承箱同軸度，控制好轉(zhuǎn)子與泵殼的周向間隙。②將葉輪口環(huán)間隙放大至0.45 mm。③試車前對入口管濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。④啟動前將聯(lián)軸器膜片脫開，將小汽輪機(jī)單機(jī)試車，轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速后停下來，迅速將膜片恢復(fù)后開車。說明書上規(guī)定鍋爐給水泵不需要暖泵，根據(jù)現(xiàn)場泵的開車經(jīng)驗，工藝將會對給水泵進(jìn)行暖泵，這樣可以使泵體及轉(zhuǎn)子均勻膨脹，暖泵時要特別注意進(jìn)水段、中段、出水段溫度相差不大泵體各部分受熱均勻。泵一旦啟動必須盡快達(dá)到1 000 r/min以上，揚(yáng)程不能小于150 m，避免在低速下長時間運(yùn)行，造成摩擦、抱軸卡澀現(xiàn)象，試車成功。

5 泵檢查情況

泵中段第4級、第11級泵殼為不等厚度，即泵殼正上方比正下方厚度小，第4級0.29 mm，第11級0.31 mm。前后軸承箱也為斜體，即軸承箱端面凸臺處上小下大相差0.25 mm，廠家服務(wù)人員說進(jìn)口段和出口段都是斜體?？诃h(huán)間隙檢查：百分表法測量0.35～0.49 mm，最終將所有葉輪口環(huán)間隙放大至0.45 mm；軸承間隙檢查：打表抬軸法0.14～0.15 mm；轉(zhuǎn)子竄量檢查：推軸法此泵總竄量5.3 mm，半竄量2.8 mm。

6 泵殼和軸承箱

從結(jié)構(gòu)上分析第4級、第11級和兩端軸承箱不等厚度，將給水泵靜子整體組合在一起后，靜子的中心線是一條向下彎曲的曲線，而水泵轉(zhuǎn)子部件是一個長2 m以上的細(xì)長軸。在靜止?fàn)顟B(tài)下有靜撓度存在，轉(zhuǎn)子的中心線也是一條向下彎曲的曲線，從而保證了水泵轉(zhuǎn)動部分和靜止部分的徑向間隙，避免動靜相擦，特別是泵在低轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子不與泵殼摩擦卡死。

因為水泵的中段是根據(jù)水泵的熱膨脹量和撓度而特殊設(shè)計加工的不等厚度中段，此種設(shè)計可防止泵在各種轉(zhuǎn)速下，尤其是在低轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子和靜止部件的接觸,從而提高了泵運(yùn)行的可靠性。使轉(zhuǎn)子部件不受溫度變化的影響，不易發(fā)生抱軸而卡死的現(xiàn)象。同時具有優(yōu)秀的抗熱沖擊能力，泵的最高使用溫度可達(dá)200 ℃。

7 轉(zhuǎn)子的熱膨脹間隙預(yù)留量

7.1 泵軸的材質(zhì)與軸上的套裝件材質(zhì)不一樣

軸及平衡盤：采用 0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)不銹鋼材料。

泵體密封環(huán)及平衡盤座：材料為德國KSB進(jìn)口的防咬合RWA350，耐磨損性能更優(yōu)，即使發(fā)生磨損也只會產(chǎn)生細(xì)小粉末，不會出現(xiàn)由于采用普通類似30Cr13鉻鋼與葉輪材料硬度強(qiáng)度相近而產(chǎn)生的點蝕、拉絲甚至是咬死現(xiàn)象。耐磨及防咬合性能優(yōu)越，部件使用壽命長，使泵運(yùn)行更可靠穩(wěn)定。

7.2 泵軸兩端均在殼體外邊

在熱態(tài)下泵軸與套裝件膨脹量不一樣，和膨脹方向相反，且套裝件的膨脹量要大于泵軸，所以轉(zhuǎn)子組裝時要在轉(zhuǎn)子套裝件間留有熱膨脹量。

此泵的熱膨脹間隙在平衡盤和節(jié)流套之間的間隙設(shè)計值為0.8～1.2 mm，實際測量值為1.4 mm。熱膨脹間隙過大葉輪在軸上有活動量，轉(zhuǎn)子上的零部件不能固定。熱膨脹間隙過小在熱態(tài)下造成轉(zhuǎn)子彎曲變形，動靜摩擦損壞設(shè)備。

泵軸膨脹量計算方法：①泵軸的材質(zhì)為不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb，膨脹系數(shù)10-6×11.1。②軸長度為1 700 mm(從泵軸死點處計算膨脹量)。③工作溫度1 400 ℃。④環(huán)境溫度200 ℃，2.26 mm。⑤泵軸的膨脹量為2.26 mm，向驅(qū)動機(jī)方向膨脹。

8 結(jié)論

本次鍋爐給水泵檢修后運(yùn)行效果比較理想，此次檢修經(jīng)驗在以后遇到問題能有效應(yīng)對，解除了鍋爐給水泵對鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的影響，保證了黔?；ゅ仩t供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。