離心式多級(jí)泵支撐環(huán)的改造

1、多級(jí)離心泵支撐環(huán)的改造侯振鐸（鄭煤集團(tuán)超化煤礦，河南 新密452385）摘要 多級(jí)離心泵的改造通過(guò)對(duì)平衡盤(pán)支撐環(huán)開(kāi)設(shè)若干對(duì)稱潤(rùn)滑槽，選用耐磨性較好材質(zhì)的銅合金平衡盤(pán)、平衡環(huán)，并使用了帶擋環(huán)的NJ320軸承，很好的控制了水泵葉輪的軸向竄動(dòng)量，提高了平衡盤(pán)的自平衡效果，降低了平衡盤(pán)、平衡環(huán)及葉輪的磨損，提高了水泵的使用效率，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。關(guān)鍵詞 支撐環(huán) 潤(rùn)滑槽 平衡盤(pán) 平衡環(huán) 1 概述煤礦井下主排水系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，而排水系統(tǒng)的核心卻是水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題，水泵能否穩(wěn)定有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響排水系統(tǒng)的運(yùn)作，關(guān)系礦井的安全穩(wěn)定運(yùn)作。由于井下條件的復(fù)雜性，井下水質(zhì)偏渾濁，具有一定的固體顆粒

2、含量，加上偶爾的大顆粒雜物進(jìn)入泵體，長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)作，造成泵體各部件的頻繁磨損，包括泵體內(nèi)壁，葉輪葉片，平衡盤(pán)，平衡環(huán)及密封裝置的磨損。如此不僅使各零部件的使用周期大大縮短，尤其是平衡盤(pán)、平衡環(huán)，而平衡盤(pán)、平衡環(huán)是保證水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，如不能及時(shí)給予更換，就會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪的磨損，軸承的損壞，進(jìn)而影響了水泵使用壽命，降低了水泵運(yùn)行效率，造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。為此，我們經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，長(zhǎng)時(shí)間的摸索，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)作環(huán)境，對(duì)使用的多級(jí)離心泵進(jìn)行了如下一些改造，取得了很好的效果，現(xiàn)已在我單位開(kāi)始推廣應(yīng)用。2 平衡盤(pán)的工作原理2.1 軸向推力的產(chǎn)生多級(jí)離心式水泵運(yùn)行時(shí)，由于葉輪前后蓋板面積的不等

3、，作用在葉輪兩側(cè)的壓力不同，以及液體進(jìn)入葉輪時(shí)的動(dòng)反力等因素，產(chǎn)生了一個(gè)迫使葉輪軸向移動(dòng)的軸向推力。軸向推力除了使葉輪朝吸水口方向移動(dòng)外，還會(huì)引起泵體振動(dòng)、磨損及增加軸承負(fù)荷。平衡盤(pán)的作用就是來(lái)平衡軸向推力，保證水泵的正常運(yùn)行應(yīng)運(yùn)而生的。2.2 平衡盤(pán)工作原理平衡盤(pán)是多級(jí)離心泵采用最普遍的一種軸向推力平衡裝置。它的結(jié)構(gòu)如圖2所示，平衡盤(pán)用鍵固定在水泵軸上，它與葉輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)，圖2 平衡盤(pán)工作原理泵體上固結(jié)有支撐環(huán)和平衡環(huán)。平衡盤(pán)與支承環(huán)中間形成不變的徑向間隙、與平衡環(huán)間形成可變的軸向間隙。同時(shí)形成兩個(gè)充水腔，為平衡腔，為回流腔。由圖可見(jiàn)，由于壓力差和間隙的存在，從最后一級(jí)葉輪出來(lái)的高壓液體，有一

4、股經(jīng)葉輪后蓋板外側(cè)間隙，流過(guò)徑向間隙，到達(dá)平衡腔,再經(jīng)軸向間隙到達(dá)回流腔,最后經(jīng)水管返回吸水側(cè)(泵入口)或流入大氣。平衡盤(pán)之所以能起平衡作用，關(guān)鍵在于這股液體壓力的變化。葉輪出流的高壓水經(jīng)徑向間隙進(jìn)入平衡腔，而回流腔的壓力接近大氣壓或吸水側(cè)壓力。這樣，作用在平衡盤(pán)內(nèi)外的壓力差推盤(pán)向出水側(cè)方向移動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子朝出水側(cè)方向方向移動(dòng)，當(dāng)作用在盤(pán)上的平衡力等于軸向推力時(shí)，水泵處于平衡狀態(tài)下運(yùn)行。3 多級(jí)離心泵的改造3.1 在支撐環(huán)上開(kāi)設(shè)潤(rùn)滑槽根據(jù)以上平衡盤(pán)的工作原理及井下水泵的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，分析平衡盤(pán)磨損嚴(yán)重的主要原因是礦井水質(zhì)比水泵設(shè)計(jì)參考水質(zhì)更加渾濁，高壓水流經(jīng)的徑向間隙很容易被堵死，這樣平

5、衡腔內(nèi)無(wú)法進(jìn)入高壓水，平衡盤(pán)就不能起到平衡軸向推力的作用。為此，我們將支撐環(huán)內(nèi)孔擴(kuò)大0.5mm，在支撐環(huán)上開(kāi)設(shè)3個(gè)均等潤(rùn)滑槽5mm*4mm*3mm，當(dāng)多級(jí)離心泵工作時(shí)，擴(kuò)大后的內(nèi)孔和潤(rùn)滑槽可提供高壓液體（水）進(jìn)入平衡腔內(nèi)，起到平衡軸向力的作用，并且還可以間接的起到潤(rùn)滑的作用，有效地防止平衡盤(pán)與平衡環(huán)過(guò)快磨損。3.2 選用耐磨材料好的平衡盤(pán)和NJ320軸承為了延長(zhǎng)平衡盤(pán)的使用壽命，在選購(gòu)平衡盤(pán)、平衡環(huán)時(shí)可以選用銅合金等耐磨性好的材質(zhì)；選用NJ320帶擋環(huán)的軸承，在一定程度上控制了泵體的軸向竄動(dòng)量。通過(guò)選用銅合金平衡盤(pán)與NJ320軸承在我單位某泵房2#水泵的試用，取得了很好的效果。加之開(kāi)設(shè)潤(rùn)滑槽的

6、改造，該水泵試用一年實(shí)測(cè)平衡盤(pán)、平衡環(huán)磨損量不超過(guò)1mm，泵體內(nèi)葉輪、口環(huán)等的磨損大大減少，檢修拆卸次數(shù)也明顯減少，大大提高了水泵的運(yùn)行性能與運(yùn)行周期。4 結(jié)語(yǔ)經(jīng)過(guò)對(duì)多級(jí)離心泵的以上改造，大大提高了水泵的運(yùn)行性能，減少了平衡盤(pán)與平衡環(huán)間的磨損，平衡盤(pán)、平衡環(huán)檢修更換次數(shù)明顯減少，這就減輕了水泵維護(hù)工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)水泵內(nèi)葉輪、口環(huán)及泵體的磨損也得到改善，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命，更為重要的是提供了一套可行的解決水泵平衡盤(pán)、平衡環(huán)磨損問(wèn)題的有效方法，保證了礦排水系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行，確保了礦安全生產(chǎn)，并且給礦帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1于勵(lì)民，仵w自連等主編.礦山固定設(shè)備選型使用手冊(cè).北京：煤炭工業(yè)出版社2劉捷主編.流體機(jī)械.北京：煤炭工業(yè)出版