就在昨天,我公司收到一台用户运过来维修的老式D型多级离心泵,其主要问题是机械密封屡次更换屡次损坏,不但在机械密封上已经花费了不菲的成本,而且已经严重的影响了用户的正常生产工作,导致的经济损失达到百万级别。
该泵的结构是结构形式为卧式多级离心泵,型号为D45-80×10,设计转速2980r/min,流量45m3/h,扬程798m,介质为汽油。
2016年12月时,该泵第一次由于机械密封泄漏,停泵进行检査修理,解体检査后发现机械密封波纹管断裂,随后对主轴弯曲度及圆度、圆柱度检査测量发现泵轴弯曲同时前主轴瓦烧损。随即更换了密封、泵轴、前轴瓦并安装,主轴承间隙为0.10mm并检查润滑系统正常,试运行正常。但运行不久后泵再次发生故障。故障现象是振动大,检修盘车时发现载荷重盘不动车,经解体检査发现机泵平衡盘和平衡鼓烧损,用户现场工程师因此对两次故障进行综合分析。
故障原因分析
从该泵的主要结构形式及平衡机构分析多级离心泵的工作原理是被输送的介质在给定压力下进入泵的吸入口在旋转的叶轮的作用下使介质的动能和势能都增加介质进入导叶后一部分动能转化为势能(每一级叶轮都配有一个导叶),导叶的反叶片在有利的水力特性下,把介质输送到下一级叶轮的入口。由于一级到另一级的这种过程的重复进行每一级都增加了同样的压力在通过末级导叶后流体进入到筒形体的环形室最后通过排出口进入到排出管路多级离心泵主要有泵轴、叶轮、壳体、轴承、密封和平衡机构等组成。此泵在检修过程中主要发现的是平衡机构中的平衡盘衡鼓组合烧损,它的平衡机构由平衡管和平衡盘/鼓组成止推轴承不承受或只承受较小的残余轴向力。
轴向力的产生原因
多级离心泵的轴向力主要由叶轮在旋转中所产生的压差以及前后盖板不对称所形成的,其他叶轮产生的动反力只占很小一部分。由于吸入口和排出口处的压力不相等不完全对称的叶轮两侧的液体压力不相等从而产生轴向力。如果叶轮两侧的液体压力不计算轴的横截面积并且不考虑叶轮旋转对压力分布的影响则作用在叶轮上的力是由接收到的力之间的差值。轮子和轮罩接收的力,因为出口压力总是大于入口压力,所以当离心泵旋转时沿着轴的力指向入口作用在转子上。这就是多级泵轴向力的来源,而能否平衡这股力也是关系一台多级离心泵是否能安全稳定运行的关键。
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