高压锅炉给水泵轴向力的分析与平衡窜量的调整1 b) C( U) @7 D( H, l0 _ s3 P
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火力发电厂中，锅炉给水泵是电厂所有辅机中压力最高、转速最高的转动设备，给水泵大都采用多级高压离心泵，结构形式一般分为节式与双壳体结构两种。随着我国水泵制造工业的迅速发展和多方引进国际先进的工艺技术，目前在新投产的大型火力发电厂中全部采用的是双壳体高压给水泵，采用这种结构的目的是为了保证结构上沿轴线的对称，从而能使给水泵在受到热冲击时保证正确的同心度，防止给水泵在起停和变工况运行时因受热不均匀而造成动静部份的磨损。这种结构的优点在于方便检修、缩短工期、减少泄漏，在有备用芯苞的情况下，发生故障停机时可在24小时内完成抢修工作，恢复泵组的运行，提高泵组的效率，减少¾¬济损失。双壳体高压给水泵的外壳一般采用碳钢锻制而成，内壳体为多级分段式的整体芯苞，在进出水侧和低压结合面处采用耐热橡胶与羿型垫密封。& Q$ K- G5 P9 x' J
高压给水泵的轴向力完全由平衡装置承担，现以DG670—180型为例就轴向力的产生和调整进行简要分析。该泵平衡装置采用的是平衡盘式，其特点是动盘与轴套分开，静盘与衬套分开，改变了以往平衡盘与轴套成一体的结构。这样改变后，在加工和更换备件时较为方便，同时在平衡轴套上开有与转动方向相反的迷宫式螺旋槽。
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9 e. ?+ n/ Z' b2 p% L4 Q轴向力的产生和平衡装置的作用7 J7 V( { W* L; a& G
给水泵在运行中，由于流体是从一侧吸入，作用在叶轮两侧的压力不相等，因此产生了一个指向泵的吸入侧并与轴平行的轴向力，在设计工况下，给水泵的轴向力可达上千牛顿（N），如果不设法消除这个轴向力，泵的动静部件会在轴向力的作用下发生窜动（位移）磨擦，严重时可导致泵的转子窜向入口侧，从而与静止部件咬死，最终导致给水泵报废。
+ H# G9 u* ?* a' U& |. O9 a; z8 U( c在运行中作用在平衡盘的两侧也有一个压力差，因而流体在平衡盘上也有一个力的作用，此力我们称之为平衡力，它的大小与轴向力相等而方向相反，因而当轴向力与平衡力相等时，则轴向力得到完全平衡。9 ?, |& o: F% }# w( Q; j
当工况改变后，轴向力与平衡力不相等时，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改变，在轴向力和平衡力的作用下，使泵的转子始终处于动态平衡中。
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5 i F5 J8 S, i轴向力的大小及方向
- k9 `8 ^4 N# z/ j 运行中的给水泵，作用在转子上的力有三个，一个是平行于轴并指向吸入侧的轴向力F1，另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完全相反的冲反力F2，给水泵启动时转子明显的后窜就是冲反力的作用。另一个F3是转子自身的重力，对于卧式泵而言F3我们可以不考虑。; f r! d! n9 h7 J( b6 C* ]* m3 q
轴向力F1的大小与水泵的扬程、叶轮尺寸、型式等因素有关。冲反力F2的大小与泵的流量、速度变化有关，计算公式略去。0 k" ~! E" c1 ^# _0 c$ a
给水泵的总轴向力为F=F1-F2, O& Z+ L3 q9 j
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给水泵转子总窜的测定) i: W r3 o% k6 @) z: v
对于运行中的给水泵而言，转子的窜动量是指随平衡盘的磨损，在轴向力的作用下，转子向吸入口侧的窜动量，给水泵在各级叶轮装配好后，将各级中段用À¬紧螺栓紧好，此时转子在壳体内的窜动量（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，与将转子向高压侧推进到叶轮后盖板靠紧叶轮时前后间隙之和称为给水泵的总窜A。启动后的给水泵在轴向力的作用下转子是向吸入侧窜动，因而我们对半窜的测量值要求是比较严格的，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。作为给水泵来讲，¾¬济的运行窜动量确切的定义是叶轮和导叶中心对准时的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¾¬济运行状态，由于运行中平衡装置的磨损，转子会逐渐偏离这个中心，磨损严重时导致效率下降、动静部件发生磨擦。
