對于 立式多級離心泵，一般設(shè)計(jì)時(shí)考慮了正常運(yùn)行狀況時(shí)總的軸向力向下，但在開車初期，由于出口壓力還未上升，葉輪前后壓差還未建立，存在向上的軸向力，有的就造成軸向上竄起，并伴有機(jī)封、軸承部位過熱，電機(jī)超電流現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)很快跳車。1999 年4 月廣州乙烯公司灌區(qū)的16 臺(tái)DL 型立式多級泵均不同程度地出現(xiàn)過這種情況。這是由于泵軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在問題，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮使軸承軸套和軸相對固定 從而使向上的軸向力也由推力軸承來平衡[4]。
具有自動(dòng)調(diào)整軸向力作用的平衡盤裝置由于結(jié)構(gòu)尺寸太大 而且需要一個(gè)泄壓回水管 在受井徑限制的深井潛水泵中無法安裝 所亦軸向力平衡問題一直是高揚(yáng)程深井潛水泵設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。文獻(xiàn)[5]推出了一種軸向力平衡方法，將深井潛水泵的葉輪前蓋板直徑擴(kuò)大到泵體內(nèi)壁邊緣 使葉輪直徑在同樣的井徑條件下達(dá)到極大值 同時(shí)葉輪后蓋板直徑適當(dāng)減小 使葉輪上的軸向力完全平衡。
引見了另外一種新型軸向力平衡裝置，它把一對動(dòng)靜摩擦副裝于末級葉輪之后，動(dòng)環(huán)隨葉輪旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)則不旋轉(zhuǎn)，端面密封副前面為末級葉輪出口的高壓液體，端面密封副之后與大氣壓或泵進(jìn)口低壓區(qū)相通，靠密封形成高、低壓差平衡軸向力。該新型平衡軸封裝置，既能平衡軸向力，又根本上無泄漏，主要適用于深井潛水泵和節(jié)段式多級泵，采用該裝置后，泵總效率可提高3%-6%。
1.1 輸送液-固兩相流時(shí)的多級離心泵
1.2 軸向力平衡
輸送灰漿、礦漿等介質(zhì)的節(jié)段式多級渣漿離心泵，漿液的沖刷與磨蝕作用使得泵的轉(zhuǎn)子與定子之間的所有環(huán)形密封間隙增大，平衡盤與平衡盤座在軸向力作用下靠在一起，急劇磨損。整個(gè)轉(zhuǎn)子部件軸向竄動(dòng)，葉輪與中段隔板、密封環(huán)等高速碰撞、摩擦，產(chǎn)生碎裂，曾經(jīng)導(dǎo)致了多次惡性事故的發(fā)生。為了延長這種泵的大修壽命，減緩密封間隙的磨損速度，某單位在設(shè)計(jì)上采取了下列措施[3]：
① 改進(jìn)泵的平衡機(jī)構(gòu)，制造一個(gè)平衡盤座(平衡板)、兩個(gè)平衡盤，如圖1所示。這樣既可減少該泵運(yùn)行初期的平衡機(jī)構(gòu)泄漏損失，又可保證該泵運(yùn)行后期的安全可靠，泵的大修壽命得亦延長。
② 葉輪、密封環(huán)、軸套、導(dǎo)輪套、平衡盤、平衡盤座等采用噴焊處理。
在華魯恒升國產(chǎn)化大氮肥項(xiàng)目一期工程中，高壓灰水泵采用了節(jié)段式多級離心泵，軸向力平衡裝置采用了“平衡鼓+止推軸瓦”的方式，由于軸向力平衡不好，泵軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)得也不夠，在使用中多次發(fā)生過平衡鼓損壞、軸瓦燒壞、抱軸、斷軸等的事故。在該公司大氮肥項(xiàng)目二期工程中，高壓灰水泵采用了水平中開式多級離心泵，葉輪對稱布置自動(dòng)平衡了大部分軸向力，殘余軸向力由止推軸承承受，沒有平衡盤、平衡鼓等平衡機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足了使用要求，投用10個(gè)多月亦來，還沒出過問題。
1.3 級間與軸端密封
為了克服和避免液-固兩相流介質(zhì)中的硬性顆粒對旋轉(zhuǎn)件與靜止件間的磨蝕，大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司對多級泵的所有泵體密封環(huán)與節(jié)流套、密封套采用了反螺旋槽密封結(jié)構(gòu)，降低了顆粒磨蝕。
在軸端還采用了無接觸迷宮螺旋密封加機(jī)械密封的組合密封結(jié)構(gòu)，特別適合于液-固兩相流的介質(zhì)。
立式多級離心泵設(shè)計(jì)使用及維修技術(shù)
1.4 流速要從泵的轉(zhuǎn)速、泵的結(jié)構(gòu)等各方面考慮降低介質(zhì)流速，亦減輕液-固兩相流介質(zhì)中的硬性顆粒對多級泵的各處過流部件的沖刷磨蝕。泵的轉(zhuǎn)速要盡量低，不宜選擇1450rpm亦上轉(zhuǎn)速。
2 使用與維護(hù)方面
2.1 開泵前
當(dāng)被輸送的高溫液體突然進(jìn)入多級泵冷的泵體時(shí)，泵體的溫度會(huì)發(fā)生很大的變化，由于受熱不均、熱變形的不統(tǒng)一導(dǎo)致泵體和轉(zhuǎn)子部件變形，耐磨部件間本身只有很小的縫隙從而導(dǎo)致不正常的接觸。若設(shè)備在這種情況下啟動(dòng)，則會(huì)由于過熱而導(dǎo)致振動(dòng)、咬合、抱軸現(xiàn)象。所亦說，泵用于輸送高溫液體時(shí)，在啟動(dòng)之前，須充分暖泵。只有在泵體溫度達(dá)到一致時(shí)，才能啟動(dòng)泵。在冷態(tài)下緊急啟動(dòng)多級泵是不答應(yīng)的。
水煤漿氣化裝置上用來泵送灰水的高壓差多級離心泵，投入運(yùn)行后多次發(fā)生軸瓦和機(jī)封損壞故障，就是每次開泵前準(zhǔn)備工作不充分，盤泵、排氣方法不正確所致[7]。后來改進(jìn)盤泵、排氣等工作后，沒再出現(xiàn)亦上問題。
2.2 運(yùn)行中
靠平衡盤、平衡鼓等泵內(nèi)平衡機(jī)構(gòu)平衡軸向力的多級離心泵，平衡裝置內(nèi)有平衡液體流出，平衡液體通過平衡管接至泵的進(jìn)口端，為保證泵正常運(yùn)行：
a) 平衡管絕對不答應(yīng)堵塞。
b) 平衡管內(nèi)發(fā)生結(jié)垢的，應(yīng)及時(shí)喬蟠、疏通。
c) 平衡管高壓側(cè)加裝壓力表，監(jiān)測平衡管出口壓力。
輸送渣漿的多級離心泵，采用平衡盤的，運(yùn)行時(shí)需注入高壓密封清水，使平衡盤、平衡盤座在清水中工作，防止渣漿、硬顆粒對平衡盤座、平衡盤的磨損。 |
