多级锅炉给水泵异常刮研原因分析及处理

       石化两套催化装置两台锅炉给水泵为卧式、单吸、节段式10级离心泵，泵的壳体部分主要由吸人段、中段、吐出段、导叶以及轴承体等组成，通过穿杠螺栓联结成一个整体。转子部分主要由轴及装在轴上的叶轮、轴套、平衡盘等零件组成。轴上零件采用平键和轴套螺母紧固使之与轴成为一体，整个转子两端由滚动轴承支撑，轴向力由平衡盘平衡。检修结束后面临开车，两台泵相继出现盘车无动作情况，严重制约装置全年生产任务。

       一、原因分析

       解体(泵结构见下图)检查，发现泵体内部壳体口环与叶轮口环刮研严重，部分发生粘连为盘车无动作主要原因，对泵体结构、配件材质及配合尺寸等进行分析，易造成口环刮研的原因主要在以下几方面。

       1、转子跳动超标因叶轮与轴配合般采用H7/js6，属过度配合范围。在转子组装完毕后易出现各级叶轮及口环同轴度偏差情况。根据规范及实践经验，同轴度偏差≤0.03mm为可接受范围，超出此范围可视为跳动超标，需进行原因排查及处理，使之达到标准。

       2、止口配合尺寸超差壳体部分吸人段、 中段、吐出段及导叶各部均采用止口配合，止口配合公差应控制在H7/f6、H7/h6范围内。因壳体口环镶配在各中段及导叶上，若配合间隙超差易影响止口定位精度，导致壳体口环与叶轮口环同轴度偏差较大，进而造成口环刮研。

       3、材质选用失误壳体口环和叶轮口环为动静配合的限流、过流部件，为防止意外情况下刮研咬合，材质选择上应有所区别，尽量避免同类材质咬合粘连发生。该泵叶轮及壳体口环材质均采用1Cr13Ni，不符合API610标准规定的摩擦副硬度差大于50的要求，易发生咬合粘连。

       4、转子轴向间隙过小转子轴向间隙指转子整体组装完毕后末叶轮与平衡盘间轴向间隙，该间隙存在主要为补偿因轴和叶轮材质不同，在具体工况及转子运行中因温升造成的轴向膨胀差。预留间隙应选取合适，过大时易造成叶轮轴向窜动，运行不稳:偏小则造成轴向膨胀受限，对于长径比相对较大，数较多，刚性较差的转子，膨胀受限将导致转子挠性弯曲，带动叶轮口环跳动超差，发生刮研。该泵末叶轮与平衡盘间由垫圈控制间隙，实测发现转子轴向间隙存在9.7mm，而调整垫圈厚度为10mm，即轴向间隙为过盈约0.3mm，静态时转子即存在挠性弯曲，跳动超标。

       5、口环间隙偏小参照《石油、重化学和天然气工业用离心泵》API 610标准，关于“耐磨环(口环)和运转间隙”(见下表) 有如下要求:“对于低咬合趋势的材料，应采取下表中所列的小间隙。对于咬合趋势较大的材料和工作温度大于260C (500F) 的各种材料，应当在上述直径间隙上再加125μm (0.005in，lin=0.025 4m，下同)。

       考虑到介质为高温锅炉水，口环基本尺寸128mm，原口环材质具有咬合趋势等情况下，合理的口环间隙应为0.43 ~ 0.555mm范围内，而该泵口环间隙设计为0.30mm，偏小，在以上几点存在误差的范围内，运行时易发生刮研。

       通过对上述方面进行仔细排查，确定口环间隙偏小，材质选用不当及轴向间隙预留失误为造成口环刮研的主要原因。

       二、处理措施

       1、口环材质改进及间隙调整由于该泵采用叶轮无口环，仅壳体镶配口环设计，故将全部1Cr13Ni壳体口环拆下，更换为HT200材质口环，HT200具有较好的贴合性和自润滑性，可避免类似咬合，增强磨合性和碱振性。口环与隔板及中段镶配后上车床进行找正车削，在保证同轴度的同时将口环间隙合理放大至0.5mm，增大运行安全系数，同时对叶轮口环刮研部位进行磨削修复，保证转子整体同轴度。

       2、轴向间隙调整该泵主轴材质为35CrMo，线胀系数为10~13x 10/C，叶轮材质为1Cr13Ni，线胀系数为13~15x 10/C，叶轮与轴配合部分总长为700mm，在正常运行温升100C情况下，计算主轴部分膨胀量为: 700x (10~13x 105) x 100=0.70，~0.91mm，叶轮部分膨胀量为: 700x (13~15x10) x 100=0.91~ 1.05mm，即轴向预留间隙范围: 0~0.30 5mm。轴向间隙9.7mm，预留间隙定为0.3mm，故调整垫圈尺寸确定为9.7 - 0.3=9.4mm。

       三、使用情况及经济效益分析

       机泵改进后运行平稳，未再发生类似刮研故障，保证了装置的正常开车和平稳运行，为公司全年任务提供了可靠保障。两套催化装置多级锅炉给水泵的紧急处理，处理了设备的安全隐患，解决了生产中的实际困难，保证了装置的安全稳定生产。通过车间自主检修，不仅节省了配件更换费用，更为装置开工争取了宝贵时间，间接效益不可估量。