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多级泵性能降低原因分析

文章出处:三昌泵业 人气:0发表时间:2020-04-23 15:23:04

       1、原因分析

   1.1、上充压力变化时推 力轴承内、外侧温度发生变化

       当上充压力增加时,泵推力轴承显示内侧轴承温度由高变低,而外侧轴承温度由低变高,这说明在压力变化时,泵转子轴向力方向发生了变化。
多级泵末干级叶轮毂肿胀间隙

多级泵叶轮盖板轴向力曲线
       其规律是当外侧轴承温度升高时,转子向非驱动端窜动,压力升高;反之,当内侧轴承温度升高时,转子向驱动端窜动,压力也随之降低。

   1.2、泵流量、压力变化时泵轴向力方向变化

       通常叶轮盖板轴向力是随着流量增加而减小的线性曲线,平衡鼓平衡力曲线是在大流量和小流量有所增加的曲线(见图2、图3)。两条曲线相交点就是其平衡点。
       表1是计算泵在不同流量下的轴向力。计算结果显示,流量为13.6 m2/h时,轴承所受的轴向力为+2528 N;流量为86.4 m/h时,轴承所受的轴向力为-12866 N。该泵依靠平衡鼓来进行轴向力平衡,表1计算表明:平衡鼓的平衡力与多级叶轮盖板轴向力不仅有一个平衡点,而且泵在不同流量和压力工况下运行时轴向力方向是有变化的。
多级泵轴向力表格

多级泵平衡鼓平衡力曲线
       表2是2014年10月24日和2015年2月3日压力变化时泵总流量测量值。可以看出,当泵总流量在41.09-45.92 m2/h时,平衡鼓平衡力与叶轮盖板轴向力存在一个平衡点,受到干扰后流量增加,转子可能向非驱动端窜动。
多级泵测量流量数据表

   1.3、受到系统干扰后泵压力恢复

       当泵系统中有其他试验、泵受到干扰时,泵的压力会提高。这说明泵运行工况临近泵平衡鼓平衡力与叶轮盖板轴向力的平衡点。表2测量结果表明这个平衡点可能在泵总流量41.09~45.92 m/h之间。这时当系统中出现干扰、泵流量发生变化时,平衡力会打破,当平衡鼓平衡力大于叶轮盖板轴向力时,转子向非驱动端窜动,叶轮遮挡消失,泵压力恢复。

   1.4、推力轴承螺母松动导致转子向驱动端窜动使叶轮出口受到导叶遮挡

       当推力轴承螺母松动时,由于轴承轴套与轴肩有定位,泵转子只能向泵驱动端窜动,而不能向非驱动端窜动。
       前面已经测量泵叶轮出口b2=11mm,导叶入口b3=13mm,转子分中向驱动端偏0.075 mm。
       由于推力轴承螺母松动导致转子向驱动端窜动1.76 mm后,叶轮出口中心线与导叶人口中心线偏差:1.76+0.075=1.835 mm;
       导叶驱动端盖板遮盖叶轮出口:1.835-(13-11)+2=0.835 mm
       这意味着叶轮出口宽度由11 mm减小为10.165 mm,叶轮出口被遮挡导致泵出口压力降低。
       当导叶遮挡叶轮后,相当于叶轮出口宽度b2减小,如图8所示。
       根据经验公式进行下列理论计算:
       当叶轮受到导叶遮挡后,相当于叶片出口由
       b2=11mm变为b'z=10.165 mm。
       经验公式:
       则当b2变为b2'时,扬程变为H':

多级泵转子窜动导致叶遮挡叶轮
       该泵的比转数计算:
       已知: n: -4657 r/mim
       Q=105 m3/h
       H=104.17 m
       则泵的比转数为:
       在设计工况下,12级叶轮总扬程为1250 m时,受到遮挡后泵总扬程为:H'=1190m,核算当泵出口压力为1770 m时,受到遮挡泵总扬程为:H'=1685 m=16.85 MPa这与前面介绍的压力曾经降低到16.76 MPa和16.84 MPa的情况相差不大。

   1.5、原因分析

       该泵某些时候出口压力低的根本原因是泵推力轴承锁紧螺母松动,导致转子向泵驱动端窜动量过大,叶轮出口受到导叶盖板遮挡,导致出口压力不足。运行在轴向力平衡点附近的泵,若受到干扰后流量增加,转子向非驱动端窜动,叶轮遮挡消失,泵压力恢复;当流量稍微减小后,叶轮盖板轴向力大于平衡鼓平衡力时,转子向驱动端窜动,叶轮出口又受到遮挡。在这个过程中,随着锁紧螺母的进一-步松动,遮挡也越来越严重,使出口压力越来越低。

   1.6、锁紧螺母松动原因

       在安装非驱动端轴承时,两个轴承对称地热装到轴上冷却后,轴承内圈间容易产生可游动轴向间隙(轴承内圈冷却后产生约0.02 mm的可游动间隙)。若轴承的安装存在这个间隙,泵运行后随着轴承温度的升高,受力的轴承内圈会沿轴向移动,轴承内圈之间的间隙消失,而轴承锁紧螺母与轴套间就有了可游动间隙从而导致螺母松动。

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