多級(jí)泵平衡盤平衡鼓燒損原因及優(yōu)化建議 由于多級(jí)泵機(jī)械密封泄漏停泵進(jìn)行檢查修理解體檢查后發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封波紋管斷裂經(jīng)對(duì)主軸彎曲度及圓度、圓柱度檢查測(cè)量發(fā)現(xiàn)泵軸彎曲同時(shí)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(rùn)滑系統(tǒng)正常試運(yùn)行正常。但運(yùn)行不久再次發(fā)生故障。故障現(xiàn)象是振動(dòng)大檢修盤車時(shí)載荷重盤不動(dòng)車，經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)泵平衡盤和平衡鼓燒損因此對(duì)兩次故障進(jìn)行綜合分析。 1、多級(jí)泵平衡盤和平衡鼓燒損故障原因分析 1）從多級(jí)泵的主要結(jié)構(gòu)形式及平衡機(jī)構(gòu)分析多級(jí)泵的工作原理是被輸送的介質(zhì)在給定壓力下進(jìn)入泵的吸入口在旋轉(zhuǎn)的葉輪的作用下使介質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能都增加介質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)葉后-部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能(每一級(jí)葉輪都配有一個(gè)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(jí)葉輪的入口。由于一級(jí)到另一級(jí)的這種過程的重復(fù)進(jìn)行每一級(jí)都增加了同樣的壓力在通過末級(jí)導(dǎo)葉后流體進(jìn)入到筒形體的環(huán)形室較后通過排出口進(jìn)入到排出管路。 多級(jí)泵平衡盤 多級(jí)泵主要有泵軸、葉輪殼體軸承、密封和平衡機(jī)構(gòu)等組成。多級(jí)泵在檢修過程中主要發(fā)現(xiàn)的是平衡機(jī)構(gòu)中的平衡盤/平衡鼓組合燒損，它的平衡機(jī)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(jí)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(duì)稱所形成的其他葉輪產(chǎn)生的動(dòng)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(duì)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(jì)算軸的橫截面積并且不考慮葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)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?yàn)槌隹趬毫偸谴笥谌肟趬毫λ援?dāng)離心泵旋轉(zhuǎn)時(shí)沿著軸的力指向入口作用在轉(zhuǎn)子上。 （2）多級(jí)泵軸向力的平衡常見措施 多級(jí)泵的軸向力的平衡測(cè)量通常包括葉輪的對(duì)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(gè)雙平衡鼓平衡機(jī)構(gòu)葉輪對(duì)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(jí)泵更自動(dòng)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(shí)現(xiàn)平衡。但這種平衡通常是一種動(dòng)態(tài)平衡。平衡盤自動(dòng)平衡軸向力因?yàn)槠胶獗P的兩個(gè)間隙(徑向間隙和軸向間隙)相互補(bǔ)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(shí)現(xiàn)軸向力的完全平衡平衡盤的工作過程是一個(gè)平衡運(yùn)動(dòng)的過程。 QQ截圖20200715093931 如圖1所示，平衡盤安裝在多級(jí)泵的末級(jí)葉輪背后，平衡盤除輪轂(或軸套)與泵體之間有一個(gè)間隙b外，在盤與泵體之間還有一個(gè)軸向間隙bo平衡盤的背后則是通入口管的平衡室。末級(jí)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(shí)，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(shí)平衡力與軸向推力相等亦即達(dá)到了平衡，由于慣性運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子不會(huì)立即停止在平衡位置上還要繼續(xù)移動(dòng)，軸向間隙bo還會(huì)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(shí)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(dòng)即又開始了一個(gè)新的平衡循環(huán)。這樣多次反復(fù)動(dòng)作一次比一次移動(dòng)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(shí)軸向力也就會(huì)又如上所述重新調(diào)節(jié)。 當(dāng)工況變化時(shí)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(dòng)的適應(yīng)軸向力的變化，從而達(dá)到“自平衡”的效果。通過作用在平衡盤上的壓強(qiáng)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(dá)到平衡。 （4）從平衡機(jī)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(shí)平衡機(jī)構(gòu)就產(chǎn)生不了平衡力失去了作用這時(shí)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(jī)構(gòu)時(shí)，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(huì)出現(xiàn)問題但在裝配時(shí)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(jī)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(huì)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(jī)構(gòu)研磨嚴(yán)重時(shí)燒損，所以在日常檢修中要注意幾個(gè)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(huì)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(dòng)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(shí)會(huì)發(fā)生動(dòng)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(dòng)。固定葉輪的松動(dòng)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(huì)造成-系列的問題比如口環(huán)軸套、葉輪等磨損對(duì)平衡機(jī)構(gòu)的損害更大會(huì)使垂直度和平行度嚴(yán)重超差進(jìn)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(jí)泵的關(guān)鍵，也是使其在高效運(yùn)行范圍內(nèi)的措施之一。密封壓縮量的測(cè)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(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子的總體積。此時(shí)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(jí)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(jì)測(cè)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(cè)量此時(shí)的距離兩者之間的差異是總竄量。 在測(cè)量和調(diào)節(jié)總體積后，需要測(cè)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(cè)量總體積的方法測(cè)量平衡盤的軸向體積。當(dāng)測(cè)量的平衡盤軸向體積過小時(shí)在平衡盤套筒的內(nèi)端添加一個(gè)合適的調(diào)節(jié)墊圈。 當(dāng)測(cè)量的平衡盤的軸向竄量過大時(shí)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(jìn)行適當(dāng)?shù)那邢鳎瑥亩ＷC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(jí)泵的維護(hù)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(yùn)行以防止各種異常磨損。 4）頻繁開啟的影響 由于平衡機(jī)構(gòu)具有開啟時(shí)有磨擦的特性，此時(shí)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(chǎng)合所以在日常運(yùn)行中盡量避免短時(shí)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(duì)量操作運(yùn)行等綜合因素的影響通過對(duì)燒損情況的判斷分析故障原因主要是3個(gè)方面。 （1）泵運(yùn)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(jìn)而燒結(jié)。 （3）對(duì)量軸承在較終對(duì)軸的竄動(dòng)量時(shí)要把平衡鼓和平衡盤端面間隙調(diào)整為0.15 mm左右在調(diào)整量不符合要求時(shí)會(huì)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(yùn)行中設(shè)備管理人員操作人員、維修人員加強(qiáng)巡檢認(rèn)真檢查泵及其附屬的潤(rùn)滑、冷卻等系統(tǒng)的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音、溫度密封泄漏情況和潤(rùn)滑油位在機(jī)泵出現(xiàn)異常聲響或發(fā)生故障時(shí)馬上上報(bào)或停車，及時(shí)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(duì)泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有所了解就會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理避免發(fā)生燒軸燒平衡機(jī)構(gòu)等故障的發(fā)生。正如此多級(jí)泵的平衡機(jī)構(gòu)就可以通過平常測(cè)量泵的竄動(dòng)量來檢測(cè)有多少磨損量，如果發(fā)現(xiàn)竄動(dòng)量的明顯變化即便泵沒有明顯故障，也應(yīng)該停泵檢查原因以免造成大的故障或事故實(shí)際上減少了維修量，節(jié)約了人力和配件等成本。 （3）設(shè)備維修，人員在檢修設(shè)備時(shí)要保護(hù)性拆卸對(duì)原始數(shù)據(jù)認(rèn)真測(cè)量并及時(shí)做好記錄。對(duì)各零部件清理檢查并做好相關(guān)記號(hào)按順序擺放按檢修規(guī)程組裝測(cè)量、盤車、對(duì)量等確保一次性安裝試運(yùn)正常降低維修成本保證各裝置設(shè)備長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。