多級離心泵振動、泄漏問題原因分析

多級離心泵存在較大軸向推力

每次檢修拆開檢查平衡盤，都發現其表面被擦傷，多為軸向推力過大而造成的。多級離心泵的軸向推力比單級離心泵大得多，如果設單級葉輪的軸向推力為FA，對同樣尺寸的多級離心泵葉輪，其級數為i，則總的軸向推力為iFA，多級離心泵的軸向推力可在幾十kN，甚至上百kN。它的軸向推力的平衡方法是采用平衡盤。

離心泵正常工作時，末級葉輪出口處壓力P2通過徑向間隙b后，泄漏到平衡盤中間室的液體壓力降到平衡盤前的壓力P1，液體再經過軸向間隙，壓力降為P0，在平衡盤兩側由于壓力差P1-P0的存在，作用在相應的有效面積上，便產生了與軸力方向相反的平衡力-FA。若因負荷的變化使軸向推力增大，當作用在平衡盤上的平衡還未改變時，軸向推力將大于平衡力，轉子便朝吸入側位移一段微小距離。此時，軸向間隙減小，泄漏的液體量將會減小。而徑向間隙b是不變的，當泄漏量減小時，阻力損失減少，平衡盤前的壓力P1升高。同時泄漏量減少也會使平衡室內的壓力P0下降。這樣在平衡盤兩側的壓力差增大，平衡力增加。直到軸向間隙b0減少到使平衡力與軸向推力相等為止。反之亦然。

 

葉輪密封環間隙的影響

檢查中發現，葉輪的密封環間隙磨損較為嚴重，檢修規程要求控制在0.3～0.44mm，而實際多數已達到1mm以上，有的間隙甚至有2mm。當密封環的間隙變大后使葉輪前蓋板與泵腔內產生了徑向流動，當有徑向流動時，會改變泵腔內的壓力分布，使前泵腔中液體壓強減小。這是因為葉輪出口壓力不變，液體在流動中必然產生附加壓力。

于是增大了軸向力。8個葉輪的密封環間隙都有較大磨損，單個葉輪的軸向推力也都增大了，而整臺泵的軸向推力是8個葉輪軸向推力的迭加。而且導葉輪與葉輪之間的間隙也磨損增大，又進一步增大了軸向推力。整個軸向推力增大后，以前平衡盤的結構就不能*抵消軸向推力了。

 

零件的相互影響

密封環間隙及葉輪與導葉輪間隙磨損增大導致平衡盤磨損，這并不是一個單向的問題，泵體眾多軸系零件之間的故障影響是相互的。泵軸彎曲，軸承座與泵軸的同軸度偏差，造成葉輪、導葉輪、泵殼、密封環、軸套的磨損，使泵體振動加大，軸向推力也增大，而平衡盤與平衡座也發生摩擦。反之泵體振動也會因平衡盤的摩擦而升高，從而使葉輪、導葉輪、密封環、軸套、軸承等零件的磨損加劇，故障進一步惡化。