多级泵平衡盘磨损的常见原因及其解决方法

多级泵平衡盘磨损的常见原因分析及其解决方法

张君辉，尹金玲，张永泉

（上海东方泵业集团有限公司水泵技术中心）

摘要：介绍了多级泵平衡盘装置的工作原理，分析了多级泵运行中平衡盘磨损的原因，并提出了解决的对策，通过对工作原理的了解以及事故原因的分析，可有效的找到事故的根本原因，使设备维修变的简单有效。

关键词：多级泵平衡盘磨损维修

在目前运行中的分段式多级泵中有很多是靠平衡盘装置来平衡轴向力的，平衡盘装置具有自动平衡轴向力的优点，但是也具有容易磨损的特点。如果平衡盘装置出现问题将会导致泵出现效率下降、振动、超电流、出力不足等问题，严重的将会导致泵不能运行。由于很多维修人员对平衡盘装置不是很了解就导致很多此类问题的泵出现反复维修，这不但增加了维修成本，严重的还将导致设备停产，因此了解平衡盘装置的工作原理、知道平衡盘装置的常见故障和解决方法是很有必要的。

1.平衡盘的工作原理

平衡盘装置（见图1）中有两个间隙，一个是由平衡套和轴套外圆形成的间隙b1,另一个是平衡盘内端面形成的轴向间隙b2，平衡盘后面的平衡室与泵吸入口连通。径向间隙前的压力是叶轮后泵腔的压力P3，通过径向间隙b1下降为p4，又经过轴向间隙b2下降为p5，平衡盘后面的压力为p6，由于平衡盘后面的平衡室通过平衡水管与泵吸入口联通，p6就等于泵吸入口的压力加平衡水管的管阻损失。由于平衡盘前面的压力p4远大于后面的压力p6，其压差在平衡盘上产生平衡力F，用以平衡作用在转子上的轴向力A。

图1 多级泵平衡盘装置

泵在刚启动时由于受到轴向力的作用，泵转子要向左移动，这时由于p4还没又形成平衡盘要发生瞬时研磨，但是很快p4将形成并推开平衡盘，但是由于

惯性，平衡盘不会立即停在平衡位置，要靠惯性向前移动少许后才能停止。此停止位置已经超过了平衡位置，此时轴向力又大于平衡力，转子要向回运动。可见平衡盘的工作过程过程是处于运动平衡的过程，平衡是暂时的，相对的。

对于目前使用的D(DG)多级泵平衡盘装置都是经过了多年的生产验证的，因此平衡盘的设计方面一般是不会存在问题的，如果平衡盘装置发生故障，就需要我们从其他方面寻找原因了。

2.平衡盘的常见磨损原因分析及其解决方法

2.1平衡水管堵塞：如果平衡水管堵塞，则p6也就将等于p4，也就是说平衡盘已经产生不了平衡力，已经失去了作用，这时泵的轴向力将使平衡盘严重摩擦，轻者使泵不能运行，严重点还会把电机烧毁，平衡水管堵塞是最好解决的故障，但是也是最常发生的，对于维修人员来说遇到平衡装置故障一定要首先检查平衡水管是否畅通，我公司就有过例子：由于维修人员没有检查到平衡水管堵塞，导致更换了3套平衡盘、平衡环，不但没有解决问题，还烧毁了2台电机。最后发现问题后换了一根平衡水管解决了问题。

2.2零件形状公差不合格：由于平衡盘、平衡环的加工精度要求较高，一般不会出现什么问题，但是和平衡环装配的吐出段就经常有不合格的现象发生，现场发生过很多多级泵，一开泵就发现抱死，经检查平衡水管畅通、平衡盘、平衡环也都没有问题，最终原因是吐出段装平衡环的位置垂直度超差，这就导致平衡环于平衡盘间隙不均匀，导致平衡装置失效。如果检查出是吐出段的问题，最好还是更换。

3.3压力从平衡环后泄出：由于平衡环和吐出段是靠螺钉连接的，如果拧紧的不均匀或者是上的不紧，就会引起压力从此处泄出，由于压力的外泄导致平衡力过小，从而引起平衡盘研磨，要检查压力是否从此处泄出要检查平衡环与吐出段结合处是否有高压水冲刷过的痕迹，如果有则要消除，可加用O型圈加强密封，另外一定要注意几个固定螺钉一定要均匀拧紧。

3.4平衡套和轴套磨损导致间隙b1过大：从以往理论来说间隙b1大将更有利于推开平衡盘，只是此时泄露量增加，效率降低了，但是从实际泵运行来开b1要是大于0.6以后，平衡盘效果就不好，我认为这是因为在b1大于0.6以后泄漏量太大，这就导致平衡水管没有这么大的能力把这么多水引到吸入口，从而导致p6升高，由于p4与p6的压差减小，也就是平衡盘装置失效。所以我们要保证b1在0.3-0.5之间。

3.5用在频繁开启的场合，由于平衡盘装置具有开启时有摩擦的特性，因此这种结构是不适合用在频繁开启的场合的。只能考虑改变平衡方式、更换其他型号泵或者改变系统的运行状况。

4.紧急情况下修复平衡盘装置的方法

有时由于现场情况紧急需要修复已磨损的平衡盘、平衡环（配件从水泵厂家发需要时间很长），下面介绍一下修复的方法：可以在车床上把已磨损的两端面车平，车削量要尽量小，注意要尽量保证两端面于轴心线垂直，两端面光洁度最好在Ra3.2以内，加工完毕后测量加工后的轴向尺寸，并和原设计尺寸（原设计尺寸可向产品厂家查询）比较，用轴向总减小的尺寸加工一个平垫（平垫最好采用线切割加工以保证两端面的平衡度）装到平衡环的后面，这样就可以保证轴向尺寸又和原设计的一样，不会引起叶轮和导叶流道不对中的问题，这样处理可以使泵暂时运行，但是有了新的配件后还是要及时更换,因为这样做会增大平衡环

后泄压的危险。

其实了解清楚泵的原理不但是维修人员应该做的，也是设备管理人员该做的，事故都是由小向大的方向发展的，设备管理人员要是了解泵的工作原理就可以在事故还没开始就发现，并及时的修理，避免真正事故的发生。比如多级泵的平衡盘装置，就可以通过平常测量泵的窜动量来检测有多少磨损，如果发现窜动量明显加大，这时不管泵有没有明显的故障，都应该停泵检查原因，以免造成真正的事故。及早发现问题，不但减少了维修量，也避免了很多不必要的损失。

参考文献：

1.沈阳水泵研究所等. 叶片泵设计手册（第一版）.机械工业出版社，1983

2.关醒凡. 现代泵设计手册. 北京：宇航出版社，1995