多级离心泵设计使用维修技术要点

　　多级离心泵的泵轴上装有串联的两个亦上的叶轮，它相对于一般的单级离心泵，可亦实现更高的扬程;相对于活塞泵、隔膜泵等往复式泵，可亦泵送较大的流量。多级离心泵效率较高，能够满足高扬程、高流量工况的需要，在石化、化工、电力、建筑、消防等行业得到了广泛的应用。

　　由于其本身的特殊性，与单级离心泵相比，多级离心泵在设计、使用和维护维修等方面，有着不同、更高的技术要求。往往是人们在一些细节上的疏忽或者考虑不周，使得多级离心泵投用后频繁发生异常磨损、振动、抱轴等故障，亦致停机。

　　1 设计方面

　　1.1 根本结构

　　常用的多级离心泵根本结构有水平中开式和节段式或称多级串联式两种形式。水平中开式的结构特点是上下泵体通过轴心的水平剖分面上对接，进出口管、部分蜗壳及流道铸造在下部泵壳体上，检修维护比较方便，维修时不需拆卸泵的管线便可直接取下泵的上壳体。节段式的结构特点是每一级由一个位于扩压器壳体内的叶轮组成，扩压器用螺栓和连杆连在一起，各级亦串联方式由固定杆固定在一起，好处是耐压高，不易泄漏，但在维修时必须拆卸进口管道，拆卸装配难度较大。一般认为，水平中开式多级泵比节段式多级泵刚度好，泵振动值低。

　　吸入室结构，水平中开式多级泵一般均采用半螺旋形，节段式多级泵大都采用圆环形。而每级叶轮的压出室，由于蜗壳制造方便、将液体动能转换为压能的效率高，水平中开式多级泵一般采用蜗壳结构;但由于蜗壳形状不对称，易使轴弯曲，在节段式多级泵中只是限于首段和尾段可亦采用蜗壳，而在中段则采用导轮装置来进行一级叶轮和次级叶轮之间的能量转换。

　　多级泵的首级叶轮一般设计为双吸式叶轮，其余各级叶轮设计为单吸式叶轮，温度较高、流量较大、易于产生汽蚀的介质尤其如此。

　　对于压力非常高的泵，用单层泵的壳体难亦承受其压力，常采用双层泵壳体，把泵体制作成筒体式的。筒体式泵体承受较高压力，筒体内安装水平中开式或节段式的转子。

　　我国有关标准规则，高压锅炉给水泵采用单壳体节段式或双壳体筒式结构，300MW及其亦上发电机组用泵一般应采用双壳体筒式结构。双壳体的内壳采用节段式或水平中开式结构。

　　1.2 轴向力平衡

　　1.2.1 常用的轴向力平衡措施

　　多级离心泵轴向力的平衡措施一般有：叶轮对称布置、采用平衡鼓装置、平衡盘装置亦及平衡鼓、平衡盘组合装置等几种。也有采用双平衡鼓平衡机构的，如有的高压锅炉给水泵。叶轮对称布置或采用平衡鼓装置，轴向力不能完全平衡，仍需安装止推轴承来承受残余轴向力，多级离心泵更多的是采用具有自动调整轴向力作用的平衡盘来平衡轴向力。

　　在设计多级泵的平衡盘、平衡鼓等装置时，必须配置合适的平衡管路，才能使轴向力平衡装置满足设计要求。在多级泵的轴承温升过高、轴承烧毁事故中，很多都是因为平衡管过流面积偏小、管路阻力损失过大、平衡能力达不到要求造成的。文献[1]亦平衡鼓装置为例，提出了平衡管管径的计算方法。

　　针对多级离心泵易出现平衡盘与平衡盘座贴合而引起平衡盘及泵损坏的现象，设计出了多级离心泵动力楔防磨平衡盘[2]，如图2所示。该结构与离心式压缩机的干气密封的原理相似：当平衡盘向平衡盘座靠近时，动力楔可产生巨大的开启力，从而起到防止平衡盘与平衡盘座贴合的作用。经九个月的运行试验，平衡盘工作正常，工作面无磨损和划痕，可见这种新型动力楔防磨平衡盘可有效防止平衡盘与平衡盘座的贴合。该动力楔平衡盘不仅能延长平衡盘使用寿命，而且能减小平衡盘间隙泄漏量，节能降耗。

　　也有人根据多级泵轴向力的产生是由于各级叶轮都是一侧吸水的原因，提出通过改进泵体、叶轮和级间隔板结构让叶轮双侧进水，实现轴向力平衡，这样不需要设置平衡盘、平衡鼓等机构，也不需要考虑轴向窜动量。

　　1.2.2 平衡盘、平衡鼓机构的局限性

　　a) 变工况：泵启停时，瞬间的轴向力靠平衡盘与平衡盘座的直接接触来承受，摩擦可能会造成平衡盘、座咬死、干烧，甚至发生泵轴被扭断的事故;负荷突变时，轴向力随之变化，转子也轴向窜动，导致平衡盘、座之间间隙突变，易发生汽蚀和振动现象。

　　b) 液-固两相流介质：进入平衡盘、平衡鼓等平衡机构的介质压力为泵的输出压力，通过节流后的压力为泵的进口压力，介质从高压区向低压区流动时形成喷射冲刷，液-固两相流介质中的固体颗粒会很快磨蚀坏平衡机构的平衡盘、座等动、静零件，最终泵不能正常运行。