硫酸厂锅炉给水泵运行现状分析及对策措施

【摘 要】给水泵是工业蒸汽锅炉重要的组成部分，其运行质量对锅炉系统的安全稳定性具有较大的影响。为此，本文结合实际工程案例，通过介绍锅炉给水泵运行的现状，重点分析了给水泵平衡装置的受力情况，并针对运行过程中的问题提出了有效的措施，以供实践参考。

【关键词】锅炉给水泵；平衡装置；配合间隙；对策措施

随着社会经济建设的快速发展，城市工业建设规模得到进一步扩大，大型硫酸厂数量日益增加。锅炉给水泵是硫酸厂的重要设备之一，它适用于输送温度低于110℃的清水或物理化学性质类似的无腐蚀性的其他液体，在硫酸厂供水方面发挥着不可替代的作用，同时锅炉给水泵在压力容器供水、热水循环、水力冲洗和环境保护等领域也得到广泛的应用。但目前部分给水泵在运行过程中容易出现设备振动异常、扬程降低、零部件磨损严重和运行周期短等问题，不仅给锅炉日常的供水带来诸多的不便，而且也影响到硫酸成的正常生产，造成生产效率及经济利益低下。因此，设备人员必须分析锅炉给水泵运行问题产生的原因，采取有效措施进行控制，以提高锅炉给水泵的运行效率。

1 存在的问题

某硫酸厂制酸装置废热系统设有两台多级给水泵，流量46m3/h3，扬程60m，输送介质为104℃的脱盐水。刚开始投运时，泵的运行周期很短、检修频率高（单机运行时间不过20天），严重影响了锅炉的正常供水，制约了生产的正常运行。主要存在的问题是：

（1）设备振动大、电流超标，无法持续运行；

（2）泵解体后发现平衡盘、平衡环磨损太快，泵轴弯曲变形及轴套压裂；

（3）叶轮与泵体中段磨损，平衡盘与节流套间隙磨损加大；

（4）叶轮与轴及键配合较松。

2 平衡装置受力分析

图1 多级泵平衡装里结构

图2 轴向间隙b0内的压力差分布

针对以上问题，结合实际运行状态对泵的平衡装置受力和配合间隙进行了分析和计算。

2.1 平衡装t实际运行状态分析

当泵运行时，平衡盘随轴旋转，与泵壳上的平衡环之间的轴向间隙（b0）保持在0.10～0.25mm。在运行过程中，这个间隙因受力情况而忽大忽小地变化，靠平衡盘两侧的压力差自动地平衡转子的轴向推力。转子在轴向的窜动量为0.10～0.15mm，窜动的次数为每分钟10、20次。因此，运行中平衡盘和平衡环是经常直接接触而发生摩擦的。在安装和修理推力平衡装置时，严格要求平衡盘与平衡环的两个工作端面相互平行而没有偏斜现象。如果平衡盘与平衡环不够平行或端面凹凸不平，则在运行中就会造成大量的流体漏泄，平衡室内便不能够保持平衡转子轴向推力所必需的压力，因此轴向推力就会使平衡盘与平衡环互相压紧而产生摩擦，最后，必然产生高热以致平衡盘和平衡环磨损或破坏。

2.2 平衡装！受力及配合间隙的分析计算

多级给水泵平衡装置的结构及压力差分布如图1和图2所示。

图中：

P1—轴向间隙b0内压力；

p2—末级叶轮出口处流体压力；

p3—末级叶轮后径向间隙b，进口处压力；

p4—平衡盘腔内压力；

p5—平衡管进口处压力；

p6—平衡盘后端压力；

s—叶轮壁厚；

Φ—压力降系数；

Δp—平衡机构前后的压力差，Δp=p3-p6；

L0—平衡盘内外圆之间的距离；

Rw—平衡盘外圆半径；

Rn—平衡盘内圆半径。

作用在平衡盘上的总平衡力为：

p=p■+p■=1/3[（1-Φ）（R■+R■R■）+（1+2Φ）R■■-3R■■]πΔp■（1）

式中：Φ—压力降系数，可从Φ与b0、Rw/Rn的关系曲线查出；

Rh—叶轮轮毅半径；

Δp2—可从算式γδH=Φδp2得到。

根据连续条件，径向间隙的泄漏量等于轴向间隙的泄漏量，即：

q=μ■πd■b■（2gΔp■/γ）■（2）

其中：μ■=1/（1+0.5η+λl■/2b■）■

式中：q—泄漏量；

μ1—速度系数；

dh—轮毅直径；

l1—节流套长度；

η—圆角系数；

γ—液体重度；

Δp1—轴向间隙b。内产生的平衡力；

λ—阻力系数。

从以上分析计算可知，径向间隙（节流套与轴的间隙）b1与泵的制造、装配、液体勃度、输送介质有关，通过径向间隙的泄漏量等于通过轴向间隙（平衡盘与平衡环的间隙）b0的泄漏量。对常温清水泵，通常b1=0.20～0.50mm，b1最小值不得低于0.15mm。另外，轴向间隙b0与径向间隙b1、节流套长度l1存在下列关系：b0∝b1/l1，即轴向间隙与径向间隙成正比，与节流套长度成反比。节流套长度愈长，轴向间隙就愈小，平衡盘与平衡环之间就越容易产生摩擦。对于DG46-50x12多级泵而言，节流套长度l1是一个定值，因此b0与b1有着密不可分的关系，b1数值愈大，则b0数值愈大，即b1对平衡盘与平衡环之间的装配尺寸的影响愈大。这一点得到了实践的证实。在对DG46-50xlZ泵解体后发现，实测径向间隙b1為1.2mm，此间隙过大，起不到节流平衡的作用。

3 采取的措施

根据以上分析，在实际检修过程中采取了以下措施：

（1）要求泵备件的径向间隙b、必须小于0.50mm，并且装配时将轴向间隙b。严格控制在0.10～0.25mm；另外要求供货商提高节流套等备件的制造质量。

（2）装配叶轮时，首先应检查键与键槽的配合是否紧密，以确保稳固可靠的连接。正规装配时，键宽过盈0.009～0.012mm，顶端间隙为0.04～0.10mm。

（3）检修完毕试车前要打开进口阀用热水预热，因为转子上的零件材料分别为钢件与铸件，两者热膨胀系数不一样。为防止叶轮、平衡盘、轴套等零部件因为热膨胀而相互顶死，产生挤压应力，造成泵轴弯曲变形及轴套压裂，当泵组装完毕预紧后，轴向间隙之和应保持在0.3～0.5范围内，即转子预紧后必须将轴端锁紧螺母拧松72～120°。

（4）安装泵体、导叶间防转定位销时，定位销与泵体销孔之间应保持0.02～0.04mm的过盈量，定位销与导叶销孔之间应保持1.0～1.5mm的间隙量，其目的是为了稳定一级叶轮进口的流量和压力，减小振动。

（5）确保平衡盘、平衡套、平衡环选用正确的材质。平衡盘、平衡套用HT250灰口铸铁（相当于旧标准的HT25-47）制造加工，平衡环改用青铜制造加工，以抵抗磨损，延长零件的使用寿命。

（6）装配平衡盘与平衡环时，其工作端面对轴中心线的不垂直度一般不应超过0.03mm。如发现平衡盘或平衡环偏斜时，必须仔细修刮、研磨或调整端面，直到两个端面可严密接触为止。

（7）多级泵使用说明书要求泵轴套装“O”形密封圈的槽深为（2.7土0.1）mm，“0”形密封圈规格为Φ45mm×3.1mm。但实际上，轴套装“O”形密封圈的槽深为4.1mm，Φ45mm×3.1mm的“O’，形密封圈装上以后，轴向根本就无法密封，致使大量的流体沿轴向流人轴承箱内，使润滑脂乳化，造成轴承的使用寿命减短。为此，必须对备件规格尺寸提出要求，保证轴套装“O”形密封圈的槽深为（2.7土0.1）mm。“0”形密封圈的材料为丁睛橡胶，具有优异的耐油性能及作为密封材料所需要的机械强度和耐磨性能。

（8）叶轮与轴预装完毕后，在无磨擦状态下水平放置，在360°圆周上选取4点，测定每一级叶轮的径向跳动值，以保证转子的整体同心。整个转子组装后的径向跳动值须小于0.08mm。

（9）装配平衡盘及平衡环时，也应在360°圆周上选取4点，测定其工作端面的径向跳动值，以保证整个转子的径向跳动小于0.08mm。调整平衡盘时，可在平衡盘与末级叶轮之间插人一张厚20.00mm的垫子，然后预紧转子，测定此时平衡盘与平衡环之间的间隙。如果测得的尺寸确实是在20.10～20.20mm范围，就说明平衡盘与平衡环之间的间隙在0.10～0.20mm之间，装配尺寸达到要求。也可将纸条分别粘贴在平衡盘的四周上，然后将其推向平衡环并贴紧，再抽动纸条以检验它们之间是否完全贴合。

（10）装配时应注意使首级叶轮流道中心线与泵蜗壳流道中心线保持一致，二者同心度偏差不超过0.5mm，以保证泵的效率。当中心线找好后，可在联轴器端锁紧螺母前打上印记，以便下次检修时调整。

4 结束语

综上所述，给水泵运行效率对锅炉的供水有着重要的影响。因此，设备管理人员必须提高对给水泵的认识，通过采取有效的措施解决好给水泵运行过程中的问题，以保证锅炉供水的正常。本工程通过上述的措施，给水泵的运行周期延长至2年，且降低了设备的检修频率和检修费用，提高了设备的运行效率，运行效果也得到业界一致的好評。

【参考文献】

[1]何群.锅炉给水泵平衡装置磨损的原因分析及处理方法[J].通用机械，2010（01）.

[2]谭远福.电厂锅炉给水泵优化设计及组装分析[J].华东科技，2013（01）.

[责任编辑：杨玉洁]

推荐访问:硫酸 锅炉 对策 现状分析 措施