摘要：给水泵总窜间隙、工作间隙的测量与调整是给水泵检修工作中的一个重要环节，它的根本目的就是使给水泵叶轮与导叶槽道中心位置始终保持一致，防止转动部件与静止部件磨擦，提高水泵效率。本文从给水泵的平衡原理、轴向推力的测量与调整入手，并结合实际工作经验，来探讨如何提高给水泵的检修质量。
关键词：轴向力；窜动间隙；调整；测量方法
1、轴向力及平衡装置
工作中的给水泵，由于流体是从一侧吸入，使作用在叶轮两侧的压力不相等，因此产生了一个指向泵吸入侧并与轴平行的轴向力。在设计工况下，给水泵轴向力是非常巨大的，可以达到几吨力。如果不设法平衡这个轴向力，泵转子就会在轴向力的作用下发生向泵吸入侧窜动，使动静部分发生摩擦，降低泵的效率，严重时可导致泵转子与静止部分咬死损坏。给水泵中设置平衡盘及推力轴承的作用就是平衡这个轴向力。
给水泵在运行时，通过给水泵平衡管，使作用在平衡盘两侧也有一个压力差，因此流体在平衡盘上也有一个力作用，此力即为平衡力，它的大小与轴向力相等而方向相反，因此当它们相等时，则轴向力得到完全平衡。
当工况改变时，轴向力与平衡力的相对平衡被破坏，转子就会前后窜动。同时由于惯性作用，当轴向力与平衡力相等时，转子也不会立刻停止窜动，而是继续前后窜动，并逐渐衰减直到平衡位置停止。因此，给水泵在运行中随着工况的变化，并在轴向力和平衡盘的作用下，使泵的转子始终处于动态平衡状态。由于平衡盘的自动平衡效果较好，因而在多级离心泵中大部分都采用这种结构或与推力瓦相结合。
给水作用在转子上的力有两个，一个是平行于轴指向吸入口的轴向力，一个是进入叶轮后的流体流动方向由轴向转为径向产生了动量变化后，导致流体对叶轮产生一个与轴向力方向相反的动反力。给水泵启动时转子瞬间向后窜就是动反力的作用。
轴向力的大小与泵的扬程、叶轮尺寸和型式等因素有关，动反力的大小与泵的流量、速度变化有关。
对于多级给水泵来说动反力很小，所以一般都可忽略不计。
2、给水泵转子总窜的测定
对于运行中的给水泵，转子的窜动量是指随着平衡盘的磨损，在轴向力的作用下，转子向吸入侧的窜动量；给水泵在各级叶轮装配好后，将各级中段及前、后段用大端盖螺栓紧好，此时转子在筒体内的窜动量（位移）称为给水泵的总窜量，其测量方法是：将转子向低压侧推进到密封环与口环紧密贴合时以及将转子向高压侧推进到叶轮后盖板靠紧导叶时前后间隙之和称为给水泵的总窜。启动后的给水泵在轴向力的作用下，转子是向吸入侧窜动，因而对半窜的测量值要求较为严格，这是为了使给水泵在运行中叶轮的出口中心线与导叶的入口中心线能保持一致。对给水泵而言，经济运行的窜动量是叶轮与导叶中心对准时叶轮吸入侧到导叶的距离，此时给水泵的水力损失最小，效率最高，是最理想的经济运行状态。由于运行中推力及平衡盘磨损转子会逐渐偏离这个中心，磨损严重时导致效率下降，动静部件发生损坏。
例如：我厂#2-2给水泵（型号：CHTC5/5 SP-2，生产厂家：沈阳水泵厂），该泵在机组安装运行后，运行中该泵两端轴承在高负荷时都长期存在驱动端、自由端水平振动大。在负荷205MW时，驱动端轴承处水平振动：0.061mm，自由端轴承处水平振动：径向轴承处0.061-0.063mm、推力轴承处0.078mm。我们在大小修及日常维护中分别对泵基础、泵基座地脚螺栓、泵筒体底部两端导向块及螺栓、泵座螺栓等进行了全面检查，解体检查该泵两端轴承、解体检查该泵平衡盘和平衡板轴向之间、平衡盘和平衡板径向之间、平衡盘与节流衬套径向之间是否存在磨损、间隙超标，检查推力盘和扇形瓦块轴向之间、挡油环和迷宫环径向之间是否存在磨损、间隙超标、调整不当，对两端轴承座进行抬量、中心检查、调整并检查轴承座紧固螺栓是否紧固到位，对该泵对轮中心进行检查、调整，并检查热工元件完好情况。在对以上检查项目中都未发现问题，未能彻底解决该泵两端轴承在高负荷时长期存在水平振动大的问题。后经咨询厂家得知CHTC5/5 SP-2型给水泵的轴直径与叶轮内径厂家标准尺寸为：轴内径：φ95j6（j6表示：上偏：+0.013mm、下偏：-0.009mm），叶轮内径：φ95+0.005-0.010mm，从厂家标准尺寸可以看出轴直径与叶轮内径在加工上会存在间隙配合，而在CHTC5/5 SP-2型给水泵实际检修中，也证实了这一点，如2005年我们在进行备用CHTC5/5 SP-2型给水泵的解体检修中，对该泵泵轴直径及叶轮内径测得的数据如下：
从以上数据中可以看出泵轴与叶轮内径存在着间隙配合。结合厂家提供的数据及我们解体得到的数据，在2005年#2机组小修中，重点对#2-2给水泵进行了轴与叶轮之间配合工作的检查、验证，结果如下：
#2-2给水泵检修前的数据：
注：偶合器型号：GSS47--CS55、生产厂家：日立公司。
#2-2给水泵检修、调整后的数据（制作、使用特殊工具（假轴套）来固定各级叶轮后分别进行盘轴在0°、180°位置测量）：
注：偶合器型号：GSS47--CS55、生产厂家：日立公司。
通过以上修前、修后的数据对比，确如上述所述，发现轴与叶轮之间确实存在间隙配合。实际检查总窜、半窜测量误差在0.20-0.30mm之多。针对此情况以后需采取的方法为：使用特殊工具（假轴套）来固定各级叶轮后分别进行盘轴在0°、180°位置测量，这样可消除给水泵转子总窜测量中存在误差较大引起的工作窜量等一系列间隙调整不当的问题，解决了因测量误差造成后续工作调整错误而引起轴承振动等问题。
#2-2给水泵通过检修后试运数据如下：
2005年12月02日，中班，负荷205MW，2-2给水泵电流527A，流量640t/h，转速5170r/min，勺管开度50%，测2-2给水泵振动及瓦温如下：（mm）
通过近4年的检修、运行实际检验证明，通过使用特殊工具（假轴套）来固定各级叶轮后分别进行盘轴在0°、180°位置测量总窜，彻底解决了因厂家在设计、制造、安装、检修中存在的测量、调整误差而引起的轴承水平振动问题。现提供近两年的运行数据作为后期检验该项工作的依据，以供参考：
（1）2008年09月01日，中班，负荷205MW，2-2给水泵电流513A，流量653t/h，转速5177r/min，勺管开度47%，测2-2给水泵振动及瓦温如下：（mm）
（2）2009年08月25日中班，负荷199MW，2-2给水泵电流525A，流量619t/h，转速5207r/min，勺管开度47.8%，测2-2给水泵振动及瓦温如下：（mm）
针对以上分析的问题，可以看出在大小修、日常的检修维护中检修人员会习惯的认为制造厂家在制造中泵轴与叶轮内径应是过度配合，给水泵转子总窜在测量中不会出现测量误差，这样在检修中往往不采取使用特殊工具（假轴套）来固定各级叶轮后分别进行盘轴在0°、180°位置进行总窜测量，造成给水泵转子总窜误差较大出现偏差，同时造成给水泵转子工作窜量在调整中误差较大出现偏差，因叶轮松动而直接引起水泵轴承振动增大，严重时会导致叶轮、平衡盘磨损转子会逐渐偏离水口中心，导致效率下降，动静部件发生损坏，造成设备损坏。通过#2-2给水泵在高负荷的情况下水平振动大的缺陷的消除方法，解决了此种泵型存在的轴承水平振动大的问题，同时也给其他种类型泵提供了检修经验及检修注意方法。
3、总窜及平衡盘工作间隙的测量调整
CHTC5/5 SP-2型给水泵，为平衡盘、平衡鼓联合工作方式加装推力瓦结构，此类型泵为5级芯包式离心泵。厂家给定的转子总窜量为8.5-10.0mm，工作窜量为4.25-5.0 mm 最小2.5mm；推力间隙为0.40-0.75mm。
推力间隙比工作窜量小，目的是当平衡盘在轴向力的作用下向吸入侧窜动时，推力瓦较平衡装置先起作用，从而能够更好地保证给水泵可靠运行。
⑴ 平衡盘和平衡板之间工作间隙的测量 当给水泵转子的总窜量、工作窜量测定后，各部件组装好后，即可将平衡盘向高低压侧推动，测出的数值差，即为平衡盘工作间隙。给水泵部件的装配工艺要求相对较高，精确度也比较高，并且大修中一般只是拆装、清理叶轮（除损坏外），所以大修前后的总窜量不会有较大的变化。对于有更换部分动静部件的（如转轴、叶轮、密封圈等），总窜量可能会有小的误差，但基本上应符合标准，结合上述测量方法才能保证给水泵的安全经济运行，总窜量若有较大的变化应查找原因，并调整到允许范围内。
⑵ 最佳窜动量的选择：运行中的给水泵，随着窜动量的变化，叶轮出口与导叶的入口中心不对准时，就会离开最佳工况点，此时流量下降，扬程提高，耗电量增加，效率将明显下降。若此种状况继续下去，对平衡盘将严重磨损，使得给水泵动静间隙破坏。为此，应选择一个最佳的运行窜动量。对于CHTC5/5 SP-2型泵来说，其半串值（工作窜量）都是转子中最小一级叶轮的窜动值，因而一般取此值的1/2为宜，以保证叶轮出口的宽度与导叶入口保持相对应，减少给水泵的容积损失。
⑶ 推力间隙的测量当水泵工作窜动间隙调整结束后，正确组装平衡盘、盖板、机械密封及轴承座、轴承下瓦，装入推力盘、推力瓦，将转子分别向水泵高、低压端移动，其窜值差即为推力间隙，其最佳调整量为当推力盘工作面与推力瓦块接触时平衡盘与平衡板轴向间隙为0.225-0.40mm。
⑷ 平衡盘工作间隙的调整对于新泵，厂家巳将平衡盘间隙进行了调整，我们一般只需重新复查一下有无误差即可，而对于大修后的给水泵，由于运行中受到磨损，有时动静盘同时更换，则必须对平衡盘间隙进行测量调整，测得的间隙值大于标准时，可将推力盘调整垫车去差值；若小于标准时，可将推力盘调整垫加上差值。然后重新测量直至符合标准为止。
4、测量工作中应注意事项
⑴ 给水泵检修过程中，在测量水泵总窜、工作窜动、推力间隙时，必须注意泵体应处于冷却状态。根据实际工作经验，其测得的冷、热态差值可达0.20-0.35mm之多，容易形成调整偏差，造成检修事故。
⑵ 测量、调整水泵总窜、工作窜动时。因该型泵叶轮与泵轴几乎处于滑合状态，在测量水泵总窜时必须用一钢管制作的专用工具（假轴套）用来固定未级叶轮，使其固定各级叶轮，以防止因叶轮松动造成测量偏差，因而引起水泵轴承振动增大。
⑶ 选择合适的测量工具，直尺应平直、光滑、有一定的刚度。假轴套位置放置正确，轴套备帽紧力合适。测量中不得改变测点位置。并特别注意尽量减少盘动转子，防止泵轴拉毛。
结论：给水泵的轴向窜动量，是给水泵检修工作中一个非常重要的技术数据，而且要求严格。它必须在测出总窜量后，再调整合适的窜动量（即工作窜动间隙），在结合实际检修工作经验的同时，正确的掌握检修测量方法，杜绝因测量不准造成的调整不当问题，同时也给其他种类型泵提供了检修经验及检修注意方法。这样才能保证给水泵的安全与经济运行和水泵的稳定性，提高水泵运行效率。
参考文献：
《沈阳水泵厂CHTC5/5 SP-2型给水泵使用说明书》。
作者简介：
姓名：杨明亮、职称：水泵高级技师、助工、从事专业：机务专业、工作单位：华电新疆发电有限公司红雁池分公司、单位地址：乌鲁木齐市红雁池路97号、邮编：830047。
论文作者:杨明亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：叶轮论文; 给水泵论文; 转子论文; 间隙论文; 推力论文; 测量论文; 轴向论文; 《电力设备》2018年第31期论文;