1、多级水泵电机瓦烧止推瓦原因分析和检修毕业论文题目： 多级水泵电机瓦烧止推瓦原因分析和检修 技巧 系( 院)： 石化系 专业班级: 应用化工技术（化工设备维修技术） 学生姓名： fengdw 学号 20150809001 指导教师： mrhu 完成日期： 2017-1-15 目录一、 摘要.3二、 引言.3三、 故障真正原因.4四、 分析推导.44.1 主要技术参数.44.2 原因分析.54.3 泵转子轴向力计算.54.4 泵联轴器胶圈可传递轴向摩擦力计算.64.5 强度校核.7五、 解决办法.85.1 人为将泵和电机转子之间的距离恢复到标准位置.85.2 改进联轴器.8六、 应用效果.8七、
2、结论.9八、 参考文献.10多级泵电机轴瓦止推面烧损原因分析和对策一、 摘要：泵是用来输送液体并增加液体能量的一种机器，泵在国民经济的各个部门中得到了广泛的应用，如农业的灌溉和排涝；城市的给排水；机械工业中机器的润滑和冷却；热电厂的供水和灰渣排除；原子能中输送具有放射性的液体等都需要使用泵。在石油化工生产中，泵的使用更广泛。如炼油厂的各类油泵；化工厂的各类酸泵、碱泵；氮肥厂的熔融尿素泵及各种给排水用的清水泵、污水泵。如果将管路比作人体的血管，那么泵就好比是人体的心脏，可见，泵在石油化工生产过程中占有极为重要的地位。广州石化动力事业部是整个石化厂的心脏，为整个石化厂供给充足的电能以及蒸汽，满足石
3、化厂的电力以及蒸汽的需求。动力事业部的泵更加是琳琅满目，种类繁多。保障着整个石化厂的正常工作运行。在广州石化建安公司动力保运部实习时，曾跟随建安公司检修技术人员对高压给水泵进行检修，听技术人员对高压给水泵进行故障进行讲解，分析了高压水泵以前经常出现的电机瓦止推面烧毁的原因以及相对应的解决办法，并现场对高压给水泵进行测量记录，本人根据技术员的分析介绍，结合本人所学专业知识，对高压给水泵电机轴瓦止推面烧毁原因进行更进一步的分析。高压给水泵是供热厂、热电厂、炼化企业的关键设备之一，也是必不可少的设备，由于高压给水泵多级高压和电机的特点及在选配上的缺陷，大功率泵经常会出现电机止推瓦烧毁现象，这里以广州
4、石化动力事业沈阳水泵厂生产的型号为DG270-140B 锅炉高压给水泵为例进行分析出现该故障的原因，并介绍几种行之而有效的技术改造和运行技巧。以此类推，在本厂及其他行业中相近结构的多级泵中可作为参考。二. 引言广州石化动力事业部自备电厂有五台沈阳水泵厂生产的DG270-140B 锅炉高压给水泵，泵和电机之间采用弹性胶圈联轴器进行连接，电机型号：YK-2000-2/990 ，高压水泵在运行中经常出现电机轴瓦辅助止推面磨损烧毁现象，而每次发生烧损的止推瓦面大都在向泵侧，而且事故都发生在水泵启动的瞬间,故障发生瞬间都出现电机轴瓦冒烟现象,为了解决这种相类似问题，建安公司动力保运部技术员们经过反复实践
5、和分析，基本上排除了电机定子磁力中心偏移等一系列可疑原因，最终找到一个被平常多数人忽略的真正原因,并对这个原因进行了具体分析，制定了行之有效的运行措施和技术改造方案，并在实际应用中已取得很好的效果，在此本人加以分析和总结，以供同行参考和指正。三.故障真正原因经过我们多次维修故障测量分析判断，根据故障发生的规律以及泵的结构特点,我们认为造成电机轴瓦推力面烧损的真正原因，是由于泵转子在运行时产生的巨大轴向推力瞬时作用于电机轴瓦推力面上,超过了电解推力瓦的工作负荷，使得电机推力瓦不堪负荷而烧毁。而轴向力是由通过联轴器弹性胶圈联轴器进行传递的,这正是人们所忽视的重要原因。下面对这种观点进行具体分析推导
6、。四分析推导4.1 主要技术参数型号： DG270-140B 锅炉高压给水级数：10 级, 转速：2985rpm ,入口压力：0.8Mpa 出口压力：150MPa流量：320m3/h , 轴功率：1970kw, 进口温度：158，出口母管温度：220效率:76% 1、平衡板2、平衡盘3、泵轴4、推力瓦块5、瓦块固定盘6、止推盘7、辅推面图一 平衡盘、推力盘结构图电机型号: YK-2000-2/990 电机功率：2000kw, 电压：6000V4.2 原因分析泵转子在建立平衡的过程中破坏了电机转子的轴向平衡泵转子轴向力平衡装置如图一，在泵启动时，由于平衡室还没有建立起压力，平衡盘不起作用，止推盘
7、临时起轴向力平衡作用，当平衡室建立起压力后，止推盘只起到辅助作用，止推盘与辅推面之间的间隙为1mm，辅推面起到泵停运时限制转子的最大负轴向位移作用，最大位移值为1mm。当泵在停运后的惰走过程中，转子在平衡室的余压及泵中流体向前的流动惯性作用下，泵转子向高压端窜动，推力盘紧贴辅推瓦而停下，而由于惰走中联轴器传递力矩小，泵和电机两对轮之间通过胶圈摩擦力能传递轴向力小，电机转子将基本在运行中的轴向位置停下，这样，每次停泵后，电机转子和泵转子都会在轴向拉开距离约1mm,而泵再次启动时，由于启动扭矩很大，两半对轮间的摩擦力很大（下面将计算推证），泵转子在平衡盘向平衡板靠近时向低压端窜动，将推动电机转子向
8、远离泵方向移动。这样经过多次启停重复后，两对轮的距离s(见图三)逐渐增大，直到出现启动前电机转子已停靠在轴向极限位置，即电机轴止推盘已贴住电机轴瓦止推面了（见图4 示意）。而假如在这种情况下启动给水泵，平衡盘及推力盘还未起作用前，泵转子的轴向力将通过联轴器传给电机转子，从而引起电机瓦推力面烧毁。4.3 泵转子轴向力计算根据多级离心泵的工作原理可知，泵转子工作时的轴向力主要来自于每级叶轮前后的压差(如图二)，轴向力大小由公式1-1 可得F=A1P1A2P2AnPn= A1(P1P0) A2(P2P1)An(PnPn-1) （1-1）其中, A1、A2、A3An 分别为第1、2、3n 级叶轮的口环
9、面积 P 为各级叶轮前后压差P0、P1、P2、P3P 分别为泵的入口压力，一级出口压力，2 级、3 级n 级出口压力。在大多数给水泵中，一级叶轮的口环较大，其余各级叶轮的口环较一级小且相等，即A1 A2=A3=A4=An=A根据式（1-1）可得当泵正常工作时，如果泵的出口压力为Pn那么，转子由于叶轮前后压差产生的轴向力F = A1(P1P0)+ A2(P2P1)+An(PnPn-1)= A1P1A1P0A2P2A2P1AnPnAnPn-1= A1(P1P0)A2(PnP1) (1-2)对DG270-140B 高压给水泵而言,一级口环直径为 190，次级口环直径为170，A 1 A2， P0=0
10、.8MPa Pn=15MPa 根据式（1-2）得转子轴向力F= A1(P1P0)A2(PnP1) A2(PnP0)= 0.0852 (15-0.8)106=322148.3(N)由此可知泵的轴向力大于32吨，此轴向力由平衡盘来平衡。4.4 泵联轴器胶圈可传递轴向摩擦力计算泵联轴器采用弹性胶圈联轴器，结构如图三：弹性胶圈共12 组，柱销的分布圆半径为R= 140 mm,联轴器是通过每组胶圈对联轴器在胶圈孔分布圆切向的压力产生扭矩来传递功率的，假设每组柱对胶圈孔的切向压力为N，12 组胶圈产生的扭矩为M,则M=12NR （1-3)由物理学可得联轴器的传动功率P=12M 12NR (1-4)已知泵的
11、轴功率P=1970kw转速 =2985rpm=29852 /60=312.43(rad/s)由公式(1-4)求每组胶圈压力N由于泵运行中联轴器胶圈挤压联轴器胶圈孔，通过摩擦力传递轴向力,根据机械设计手册可知橡胶与铁的摩擦系数 =0.9 ,由此可求联轴器胶圈在泵启动时可 以传递的总轴向力f=12 N=120.93753.2240534(N)4.5 强度校核电机轴瓦止推面在启动时的轴向力作用下的强度校核电机轴轴向止推装置简化如图四，止推面只是一个带宽为7.5mm 的巴氏合金环，周向并无油契，难以形成油膜，根据推力轴承校验计算可得相关数据如下：轴承类型：推力滑动轴承轴承结构：单环式轴承材料：锡锑合金
12、材料代号：ZChSnSb11-6p=25v=80pv=20结构参数：d1=185d2=170环数: 1工作参数：F=40534n=2985计算结果：p=10.421 Mpav=27.742 m/spv=289.113 MPa.m/s由校验结果可知：pv 远远超出许用pv值，即使两轴承座上的止推面同时起作用时, pv 也远远超过许用pv值。由此可知，当泵转子通过联轴器胶圈将部分轴向力传递给电机转子并作用在电机推力瓦面上时,电机瓦止推面就会快速烧毁。五.解决办法5.1 人为将泵和电机转子之间的距离恢复到标准位置根据多次故障发生情况统计，发现故障发生时都是该泵经过多次启停后，由于故障发生的前提条件是
13、该泵经过多次启停后，电机与泵的转子轴向距离增大到极限位置，在该情况下启动机泵。针对这一特点，避免上述故障的最简单办法是在泵每次启动前，人为将泵和电机转子之间的距离恢复到标准位置（图三s=57）。这样就避免了极限情况的出现，从而避免了上述故障。5.2改进联轴器。由于停泵时泵转子在外力作用下往高压端轴向窜动，而电机惰走时受的轴向力较小，解决上述故障的彻底办法是改进联轴器只要选用齿式联轴器便足以确保泵和电机转子之间的轴向距离在多次启停后仍符合运行标准。为了便于安装，建安公司技术员请来郑州机床研究所设计制造了以下齿轮联轴器，如图五，安装时不需要对原设备基础做任何改动。成本低，改造也比较方便。六.应用效
14、果此方案经过建安公司3 年多测试和使用，虽然办法一能满足基本生产要求，但是相对较麻烦，额外增加了相关操作人员的工作量，增加了生产成本，生产危险系数也相对较高，对生产和操作人员带来很大的麻烦。办法二经过3 年多的测试和试用，生产效果非常理想，能基本上解决了高压泵电机瓦止推面烧毁的故障，成本也相对比较低，工作量比较小，能彻底解决问题，建安公司根据试验结果，准备在其它4 台高压水泵上推广。 七、结论 毕业设计是大专学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的多级泵电机轴瓦止推面烧损原因分析，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决
15、实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统专业知识的综合运用，各种故障排除方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。了解到各种设备在实际生产应用中的取舍在设计过程中一些有关参数计算让我很头痛
16、，原因是由于本身专业知识受到比较不足，在实际应用中不够灵活。而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的，这其中也包括更好的理解泵设计厂家的各种要求，更要从祖国的高度看待一些大局上的问题更好的处理各种矛盾。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。使我更加巩固了自己的专业知识 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业
17、知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，本人在设计过程中也比较细心的发现一些被常人忽视的问题，在仔细的进行分析推导到最后解决问题。当然本人也存在很多不足，比如在考虑解决办法时经常忽视了改造成本以及施工难度，在这个以人为本，科学发展的社会。这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。最后感谢广州石化建安公司动力保运部技术员苏少林等，他们在我做毕业设计时提供了很多帮助，为我提供了宝贵的材料，为我讲解了很多有关专业知识，离开了他们的帮助，相信我的毕业设计也难以完成。还有我的老师欧阳英、谢鹏波等，为我的毕业设计进行细心的指导帮助。八、参考文献1. 机械设计手册（电子版第二版）2. 新型五金手册中国建筑工业出版社张家峥3. 沈阳水泵厂DG270-140B 锅炉高压给水泵说明书
