火電廠離心泵檢修工藝要點分析

國華徐州發電有限公司 孟德龍

火力發電在現階段仍占絕對主力，離心泵在火力發電廠中應用十分廣泛且占據重要地位，給水泵組、凝結水泵、循環水泵、潤滑油泵等主要輔機設備主要采用離心泵。機組容量大小不同、離心泵作用不同以及生產廠家不同，離心的結構也存在很大差異。想要從容應對不同類型的離心泵檢修，需從離心泵的基本結構特點入手，充分了解保證離心泵穩定運行的基本工藝要求。

1 基本結構及檢修工藝劃分

離心泵的基本結構分為轉動部分和靜止部分，可進一步細分成五個基本結構部分：轉動部分（泵軸、葉輪、軸套、平衡盤、平衡鼓、誘導輪等），殼體部分（各級泵殼、導葉、筒體），密封部分（浮動密封、機械密封、盤根密封、油擋、油封等），支撐部分（支持軸承、導向軸承、推力軸承（組合推力軸承或推力瓦加導向瓦）、軸承室），基礎部分（支座、筒體）和附屬部分（輔助潤滑油、冷卻水、密封水等）。從檢修工藝角度出發，為保證運轉平穩解體檢修主要有以下要點：轉動部分要平衡，動靜間隙要適當，要考慮熱脹冷縮，動、靜密封要嚴密，轉動中心線要同心，基礎支撐要牢固；從檢修工序來說，離心泵檢修重點工序如下：測量調整轉子平衡，測量調整動靜間隙，軸端密封安裝，軸承檢查安裝，找中心。

2 各工序工藝要求及要點

2.1 測量調整轉子平衡

當轉子高速旋轉時，轉子的不平衡將產生不平衡的離心力，輕則造成振動偏大，重則造成動靜碰磨、設備損壞。轉子平衡的測量和調整主要包括質量平衡和外形尺寸平衡。質量平衡包括靜平衡和動平衡，除部分低速離心泵或風機可現場做靜平衡外，多數離心泵轉子及其部件在使用前均需進行高速動平衡。外形尺寸平衡主要測量晃動度和瓢偏。晃動度測量位置選取主要考慮軸承支撐處、兩端、葉輪處、導向軸承處、機械密封處、平衡盤（鼓）處、推力盤處等，瓢偏測量主要針對對輪、推力盤、平衡盤和葉輪等?；蝿佣葴y量需要分泵軸晃動度（或彎曲度）、轉子晃動度兩步進行。

泵軸本身的晃動度（或彎曲度）產生主要是因為泵軸直徑較小，容易在應力集中處產生彎曲或在薄弱處扭曲，這是判斷泵軸是否可繼續使用的重要依據。離心泵與汽輪機不同，汽輪機測量晃動時依靠自身軸瓦（或固定位置假瓦）支撐，不需要選取支撐點，而測量泵軸彎曲時支撐點的選擇和數據記錄非常關鍵，可直接影響對結果的判斷。

如圖1所示，當右側支點選取位置發生變化時，右側端點偏離中心線的距離發生明顯改變，其晃動度將會出現很大差別，測量結果便不能夠直接作為泵軸彎曲度是否超標的依據。臥式泵通常應選取軸承位置作為測量支撐點，立式泵可選取上軸承和最下部一個導向軸承處作為支撐點，多根軸的離心泵每根軸可以選取距離最遠的兩個導向軸承處。數據記錄時，應以坐標軸的方式記錄各測量點晃動度最大值及其相位，X 軸為泵軸長度方向，Y 軸為各測量點晃動度及其相位，支撐點的晃動度理論上應為“零”，實際反映的是泵軸在此處的橢圓度（或稱不柱度）。

圖1 不同支撐點差別示意圖

圖2 接觸面不平行產生扭力示意圖

一般情況下，泵軸發生不可逆的彎曲變形且超過標準值必須直軸或更換。直軸雖然有比較完善的工藝要求，但實際效果與操作人員的經驗密切相關，且直軸后難免殘存應力，在今后的運行中此部分應力釋放泵軸仍會發生彎曲變形。在泵軸彎曲超標不是太大的情況下其實不必直軸，通過適當調整可以使轉子晃動度符合標準要求。

轉子晃動產生主要是三類因素的疊加：泵軸彎曲、葉輪同心度偏差和各接觸面不平行產生扭力。在前兩種因素不可變的情況下，對于采用鎖緊螺母固定的轉子可通過調整接觸面的平行度來調整轉子晃動度。如圖2所示，當軸套與葉輪（或軸套與軸套）之間配合在圓周上一側產生開口時（圖2上），鎖緊螺母鎖緊后，開口閉合（圖2下），將迫使泵軸發生彎曲，從而造成晃動變化。轉子晃動的調整，主要是消除端面的一側開口，或通過人為產生開口迫使泵軸向彎曲的反方向變形，從而在一定程度上矯正泵軸彎曲。葉輪、推力盤、平衡盤的瓢偏除本身的變形外，也可能受到上述情況的影響，需在調整轉子晃動的同時兼顧瓢偏。測量瓢偏需要兩塊百分表，主要是為了消除盤動過程中轉子軸向位移對測量結果的影響。

2.2 測量調整動靜間隙

不同于汽輪機汽封間隙的調整，離心泵的徑向間隙通常是固定的，所謂的測量調整，除在必要時更換磨損超標的密封環以外，主要目的是使轉子的中心線盡量和殼體中心線重合，使轉動部分四周間隙盡量均衡，防止局部偏小碰磨。軸向間隙主要用于轉子工作位置的確定，確保葉輪工作在給定的軸向位置的同時，軸向力平衡裝置更好的發揮作用。臥式多級離心泵軸承室通常有可調的軸承托架且有專門的平衡軸向力的部件，需要對軸向和徑向進行精確定位。

以帶平衡盤和推力瓦的分段式多級給水泵為例，各級葉輪與導葉之間的距離在外部無法測量，只能在組裝后定位，平衡盤與葉輪之間、平衡盤與推力盤之間的相對位置也需要準確定位。此種結構離心泵的軸向定位是所有水泵中最復雜的一種，對理解掌握離心泵軸向定位的要點十分關鍵。如圖3所示，理想狀態下推力盤工作在推力瓦的軸向中心位置時，各級葉輪工作在軸向中心位置（即f=g 時，a≈b、c≈d），此時間隙e 正好滿足軸向推力平衡的要求。

圖3 臥式多級離心泵轉子工作位置示意圖

軸向測量定位前需理解以下專有名詞的含義：總竄。在沒有其它部件限位的情況下，葉輪在導葉內可以軸向移動的最大距離，多級泵總竄不大于每一級葉輪單獨軸向間隙；半竄。指平衡盤限位時，葉輪可以軸向移動的距離。半竄約等于總竄的一半，即葉輪在殼體內前后間隙基本一致；推力間隙。推力盤可以在兩側推力瓦內軸向移動的距離。軸向定位主要有以下四步：

第一步：總竄測量。如圖4所示，將平衡盤換成一個軸套（稱為工藝軸套），使平衡盤不再限位，不安裝推力瓦，這樣就可在鎖緊葉輪的情況下測量葉輪可以在殼體內軸向移動的最大距離。需要注意的是，當a1=0時，c1不一定也是0，反方向亦是如此，因此多級泵組裝時各級葉輪、軸套位置應相對固定，防止裝錯造成總竄偏小。

圖4 臥式多級離心泵轉子總竄測量原理示意圖

第二步：半竄測量調整，即平衡盤定位。如圖5所示，將平衡盤回裝，不安裝推力瓦，測量轉子可以移動的最大距離，這種狀態下轉子能夠向右移動極限位置與總竄相同，但向左移動會被平衡盤所限制（即e1=0）。半竄實際上就是平衡盤和平衡環緊貼時，葉輪右側與導葉之間的最小距離，通常為總竄的一半左右。調整半竄，就是調整平衡盤與葉輪之間的相對位置。如果半竄偏大，可縮短平衡盤與葉輪之間軸套的長度（一般專門有調整墊片）；如果半竄偏小，可在平衡盤與葉輪之間的軸套上增加墊片，增大葉輪與平衡盤之間的距離。

圖5 臥式多級離心泵轉子半竄測量原理示意圖

第三步：推力盤定位。安裝推力盤，放入工作面推力瓦（靠近吸入端），通常要求在推力盤緊貼工作面推力瓦的工況下，平衡盤和平衡環保留一定的間隙，防止發生碰磨（即圖3中f=0時，e ＞0）；第四步：測量調整推力間隙。推力間隙是水泵在工作狀態下允許軸向移動的最大距離，即靠推力瓦將轉子定位，使其僅能在一個很小的范圍內竄動（即圖3中f+g）。

徑向位置的確定包括左右和上下。上下定位主要靠“抬軸”，理論上總抬數值即轉子和殼體之間的直徑間隙，實際上因為泵軸不可避免的發生變形，而測量點在外部，所以實際測量數值必然偏大，應盡量減小轉子在上抬過程中發生彎曲變形對結果的影響才能準確定位。左右定位由于缺乏精確的測量方法，更多的依靠檢修人員的經驗判斷。為確保準確，減小轉子靜撓度對計算結果的影響，可以上下左右確定幾個轉子不發生碰磨的極限位置，結合總抬數值確定轉子最終徑向位置。

立式泵通常不需要考慮徑向位置定位，只需要在解體狀態下測量每級葉輪配合間隙最小處的實際間隙，組裝后確定準確的轉子提升量。所謂轉子提升量類似于臥式泵的半竄，當未安裝推力軸承時，轉子在重力作用下緊靠在吸入端，安裝推力軸承后將轉子提起一定的高度，使葉輪基本置于殼體的軸向中心位置，提起的高度即是轉子提升量。

2.3 軸端密封安裝

軸端密封主要分接觸式和非接觸式密封。非接觸式密封主要用在高速給水泵上，以螺旋密封為主，沒有復雜的檢修工藝。接觸式密封中機械密封現階段應用最為廣泛，其結構形式也多種多樣。

機械密封（簡稱為機封）主要靠動靜結合面壓緊密封阻止介質外漏，為提高可靠性也會增加一些附屬件。主要部件包括動環（含O 型圈）、靜環（含O 型圈）和彈簧（含固定裝置）。應用于高溫介質時，需使用冷卻水防止機封超溫損壞。機封的密封效果主要取決于密封副（動靜環配合面）的密封效果、靜環與機封壓蓋之間的密封效果、動環與泵軸或軸套之間的密封效果，因此檢修安裝的要點主要是：壓縮量的調整、靜環與機封壓蓋之間密封圈的安裝和動環與泵軸或軸套之間密封圈的安裝（集裝式不在現場分體安裝調整）。檢修安裝中應特別注意密封副的保護，密封副一般采用耐磨脆性材料，敲擊震動很容易造成密封副破損。對需要軸向調整定位的轉子，集裝式機封應在轉子軸向位置確定后再鎖緊動環與泵軸（或軸套）鎖緊螺釘，然后釋放動環限位，防止機封動環軸向位移過大損壞。

2.4 軸承檢查安裝

軸承檢查安裝重點需要注意：滾動軸承禁止采用壓鉛絲的工藝測量游隙，以免造成高精度加工的滾道損傷，確需測量時可以使用百分表；滑動軸承用鉛絲壓間隙必須選擇合適的鉛絲和墊片配合，鉛絲的壓縮量盡量不要超過鉛絲直徑的50%，以防烏金產生不可逆的塑性變形；臥式泵（懸臂式除外）自由端一般是轉子的相對死點，用于安裝推力軸承，考慮膨脹的需要，傳動端滾動軸承多采用滾柱軸承或允許軸承外圈在軸承室內軸向移動；成對安裝的推力軸承應注意配合調整環；滾動軸承外圈軸向、徑向不應有太大緊力，防止軸承溫度升高后膨脹不暢。

2.5 找中心

找中心的目的是使不同的轉子工作在一條連續的曲線上。有些設備要求預留圓周或開口，主要是考慮到運行后的膨脹量不同，因此中心的標準值僅適用于冷態。找中心要點及注意事項如下：

要求兩個轉子都要盤動，特殊情況下只能盤動一個轉子時，表座安裝在能夠轉動的一側；數據記錄時，應注意盤動一周后數據“回零”。圓周數據“回零”是指數值回到起始值，開口數據“回零”則是指兩塊百分表讀數的差值和起始差值相同，主要是因為轉子軸向相對位置可能發生變化，這也是測量開口需要兩塊百分比的原因（立式泵可以一塊）；驗證數據記錄是否準確：驗證圓周時，上下數值相加和左右數值相加應基本相等。驗證開口時，由于兩塊表對稱布置，若不考慮軸向位置發生變化，兩塊表數值變化大小基本一致但方向相反。

記錄數據時必須記錄測量方式，使用塞尺測量以及百分表指針指向影響中心偏差方向；實際調整墊片厚度應比計算結果放大，這是因為理論計算時前后支點為點接觸，而墊片是面接觸，墊片厚度對中心的實際影響小于理論值，特別是對開口調整量的影響；懸臂式離心泵軸承室下方支架作為輔助支撐，必須在中心調整完畢后固定，不能作為調整中心用；由于立式泵電機安裝在泵基座上，必須保證水泵基座水平度符合要求，否則可能造成電機開口值符合要求的情況下水平度超出允許范圍。

2.6 影響離心泵檢修質量還需要注意的小知識

骨架油封開口的一側朝向需要密封的介質。非接觸式油擋能夠良好的密封的關鍵是回油孔暢通。單級雙吸葉輪應注意防止裝反，葉輪出水口兩側不一定完全對稱，部分葉輪采用不對稱設計，使轉子運行中始終存在一個朝向傳動端的軸向力。鎖緊螺母旋緊方向與葉輪旋轉方向相反。

綜上，從事火電廠設備檢修，關鍵不是學會某一臺設備的檢修工序，而是找出一種或多種不同類型的設備所擁有的共同特征，根據其特征特點掌握基本的檢修工藝要求，這樣在面對新類型的設備時便能從容應對。同時對基本工藝的掌握，能夠將不同形式設備的故障現象和原因串聯起來，更有利于在設備出現故障時進行有針對性的分析和判斷。