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凝泵推力軸承溫度過高的原因分析與處理
2012-07-05
作者：陳勝軍
摘 要：分析凝泵軸承溫度過高的原因，提出相應的對策，取得了滿意的效果。
主題詞：推力軸承；溫度高；處理
某電廠的兩臺125MW機組共有4臺12NL－160型凝泵，都為筒袋式立式多級離心泵。由上海水泵廠制造。其設計技術規范流量Q＝355m3/h，揚程H＝158m，轉速n＝1500r/min。
4臺凝泵自1992年投入運行后，在每年的高溫季節，都要出現軸承回油溫度接近甚至超過70℃的現象，引起推力瓦磨損，嚴重時甚至燒瓦。經常被迫切換至備泵運行，甚至影響整臺機組的正常運行。特別是在1999年3月時，軸承回油溫度就高達68℃。而當時的環境溫度只有20℃左右，溫升高達48℃，超過了廠家的正常要求。因此，對這臺泵進行了詳細檢查，并作了改進，取得了較好的效果。
1、原因分析及對策
由于該故障從投產后就存在，而且經過大修也沒能消除，所以可以排除設備本身的原因和檢修引起的因素。經過分析有以下兩種原因：
（1）泵的軸承冷卻效果差
該泵軸承由油潤滑冷卻，油又通過內置表面式冷卻器冷卻。該冷卻器材料為紫銅管，冷卻介質是循環水。冷卻效果差又有兩方面原因。一是冷卻器管壁表面結垢，傳熱差。二是冷卻水量小。針對這兩點可以分別采取更換冷卻器和提高冷卻水壓力及增大冷卻水管管徑的方法。
（2）泵的推力軸承實際受力太大
軸承溫度升高主要是由于推力瓦與推力盤磨擦所引起。而這磨擦力的大小直接取決于推力軸承的受力。溫度升高說明推力軸承的受力過大。因此要使軸承溫度下降就應該設法降低推力軸承的受力。該泵由于是單向吸水的，葉輪吸水側的壓力低于排水側的壓力，因而在葉輪兩側產生壓力差，形成朝向吸水側的軸向推力。這個軸向推力由平衡鼓和推力軸承共同承受。因此，可以通過增加平衡鼓受力和減小葉輪軸向推力的方法來減小推力軸承的受力。
平衡鼓的工作原理是靠兩端的壓差產生一個與葉輪相反方向的力來平衡泵所產生的軸向推力。它按以下計算：
式中P－壓差，m；
R－平衡鼓外徑，cm；
r－平衡鼓內徑，cm。
從式中可以看出，只要增加平衡鼓的外徑就可以達到增加軸向推力的作用。根據設備本身情況，可以將原有平衡鼓外鑲一套圈，使外徑增加12mm，理論計算可增加561kg承受力。
泵葉輪兩側產生的壓差形成的軸向推力，計算經驗公式是：
式中F－水泵的軸向力，N；
n－水泵葉輪個數；
H1－單級揚程，m；
γ－液體的重度，kg/m3；
R1－口環半徑，m；
R2－水泵葉輪輪轂半徑，m；
k－與比轉速度有關的經驗系數。
從式中可以看出，只要減小揚程H1，就可以使軸向推力下降。我們仔細核對了該泵的實際運行參數，發現揚程比設計值略高19.6kPa，流量在機組滿負荷工況下尚有余量。因此，可以根據葉輪車削定律采取車小葉輪的方法降低泵的出口壓力，從而減小泵的軸向推力。該泵有五級葉輪，為了避免對泵的流量產生較大的影響，車小末級葉輪。具體計算如下：（泵出口壓力降低19.6kPa）
首先計算泵的比轉速：
式中D′＝334mm；
H′－車削后需達到的壓力，m；
D′－車削后的葉輪直徑，mm；
D－原葉輪直徑，mm；
葉輪外徑D應車削的數量為，
D－D′＝345－334＝11 mm；
可以考慮車削10mm。
實施效果
上述方法在后來的檢修中分別予以實施，前幾種方法實施后效果不太明顯。采取后一種方法，也就是車小葉輪后，從投運情況來看，效果較好。流量并無顯著變化，而揚程降至155m，電流從原來的340A降至330A，能完全滿足機組滿負荷運行的需要。在7、8月份高溫期間，環境溫度為35℃時，軸承油溫只有56℃。溫升19℃，完全滿足廠家規定的不得大于25℃的要求。在保證泵正常運行的前提下，又提高了泵的經濟性。
來源：《浙江電力》 2001年第01期
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