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1、汽轮机汽动给水泵组培训教材汽前泵汽动给水泵前置泵是上海电力修造总厂生产的HZB253-640离心泵，为卧式、单级双吸垂直进出、单蜗壳泵。前置泵由电机驱动，通过柔性叠片联轴器进行功率传递，一个支撑在近中心线的壳体以允许轴向和径向自由膨胀，从而保持对轴线中心一致。泵整体安装在装有适合的排水装置的刚性结构的泵座上。前置泵主要由泵壳、叶轮、轴、叶轮密封环、轴承、轴、联轴器及泵座等部件组成。前置泵主要技术规范序号参数名称单位额定工况点最大工况点单泵最小点1进水压力MPa1.0711.131.0712流量t/h106911362473扬程m140.22137.75151.224转速rpm149014901
2、4905必须汽蚀余量m5.96.35-6泵的效率%8686.440.957轴功率kW474.75493.2248.468泵出口压力MPa2.392.422.499设计水温182.9185.3182.910正常轴承振动值mm0.0511旋转方向顺时针（从传动端向自由端看）12轴承形式滑动轴承 + 推力轴承13汽前泵电机功率KW60014汽前泵电机型号YKK500-415极数416额定电流A43.317轴承形式滚动轴承右图为汽泵前置泵结构示意图。壳体结构为单蜗壳型、水平中心线分开、进出口水管在壳体下半部，材质为高质量的碳钢铸件。设计成双蜗壳的目的时为了平衡泵在运行时的径向力，因为径向力的产生对泵的
3、工作极为不利，使泵产生较大的挠度，甚至导致密封环、套筒发生摩擦而损坏；同时径向力对于转动的泵轴来说使一个交变的载荷，容易使轴因疲劳而损坏。壳体通过一个与其浇铸在一起的泵脚，支撑在箱式结构钢焊接的泵座上，壳体和泵座的接合面接近轴的中心线，而键的配置可保持纵向与横向的对中以适合热膨胀，壳体上盖设有排气阀。叶轮是双吸式不锈钢铸件，精密加工制造而成，流道表面光滑并经过动平衡校验以保证较高的通流效率。双吸式结构可降低泵的进口流速，使其在较低的进口静压头下也不发生汽蚀；同时保证叶轮的轴向力基本平衡稳定运行。叶轮由键固定在轴上，轴向位置是由其两端轮毂的螺母所确定，这种布置使得叶轮能定位在涡壳的中心线上。叶轮
4、密封环用于减少泄漏量，安装于壳体腔内由防转动定位销定位。汽动给水泵前置泵轴承采用滚动轴承+滑动轴承，润滑方式为稀油润滑并装有冷却水室及温度测点。轴承安装于与泵壳体端部牢固连接的轴承支架上。泵体装有平衡型机械密封，由弹簧支撑的动环和水冷却的静环所组成。机械密封工作时，在动环和静环之间形成一层液膜，而液膜必须保持一定的厚度才能使机械密封有效地吸收摩擦热，否则动静间的液膜会发生汽化，造成部件老化、变形，影响使用寿命和密封效果。为此分开的填料箱设有一套水冷系统，将来自机组的闭式冷却水输送至密封腔内，直接冲洗、冷却密封端面。设计每台汽前泵机械密封水量7.8t/h。机械密封是靠一对相对运动的环的端面A (
5、一个固定，另一个与轴一起旋转，) 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成，其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙B、静环与压盖的间隙C的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。下图为汽前泵机械密封结构图汽动给水泵汽动给水泵是上海电力修造总厂有限公司生产的HPT300-340-6S型离心泵
6、，为卧式、水平、六级筒体式离心泵；泵的芯包从英国SULZER公司原装进口。汽泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成。汽泵的转子是SULZER公司生产的刚性转子，具有极高的机械可靠性。另外，由于采用刚性转子汽动给水泵无须设暖泵系统，只需在启动泵之前先开启前置泵15分钟即可。芯包组件包括所有的旋转部件、导叶、内泵壳、轴承和所有磨损部件。该设计可使部件的更换既快速又方便，大大地缩短了维护所需的停机时间。内泵壳由单独的螺栓联结在一起，避免了长螺栓联结引起的振动问题。内泵壳间的密封是通过精确加工的金属表面之间的金属对金属密封实现的，最终，密封金属面通过作用
7、在末级内泵壳上的水压力紧贴在一起。泵轴为马氏体不锈钢锻件，经粗加工、热处理、磨削和精磨加工而成，径向轴承档镀以铬层以防止咬轴，轴上所有螺纹用单头刀具按高标准加工成形，所有截面变化处和螺纹尾部都采用圆角过渡，所有热处理都在轴垂直放置时进行，避免发生热变形。泵轴采用较大的径长比（直径和轴承跨距）使得轴具有非常大的刚度。轴上没有螺纹，从而消除了应力集中和轴的变形。轴套通过紧力套装在轴上。用空气间隙作为隔热措施。轴套可以沿轴向自由膨胀。该设计可将瞬态和热备用条件下轴的变形降低到最小程度。叶轮由精密铸造而成。叶轮与轴的套装设计可保证在最严重的瞬态变化过程中的对中和密封。双键确保了扭矩的传递，叶轮卡环吸收
8、轴向推力。导叶由精密铸造而成，确保尺寸符合要求。外泵壳主要由泵筒体、端盖及进、出口水管等组成。泵体由进口侧泵脚下的一对横向键轴向定位在联轴器端，筒体下另有一轴向键。这种布置使泵能在所有温度情况下保持与驱动机械的对中性，并将管道载荷传递到泵座上。在泵脚与泵座间的键连接部位装有铜质滑块，从而保证能自由地热膨胀和良好的接触。筒体为具有良好焊接性能的锰钢锻件，进出口支管同样采用锰钢锻件焊接在筒体上。筒体由锻造加工而成，以中心线方式安装，并具有导向系统以便于各方向的对正。该设计可确保与底板安装牢固，并可允许泵在各个方向的自由热膨胀。 大端盖由与筒体材料相同的锻件加工而成。通过缠绕垫片及成型密封垫实现高压
9、密封。端盖螺栓由液压张紧装置拆卸，可最大限度地缩短拆卸时间，精确设置螺栓拉伸负荷，并可测量螺栓拉伸量通过止口与末级导叶套接。在大端盖和筒体之间有一密封垫形成一高效的密封，密封垫为不锈钢石棉缠绕垫，这个密封垫嵌在筒体的凹槽内并通过大端盖面上的凸缘定位，这种结构方式确保大端盖和筒体的面与面接触并在密封垫上产生紧力。选择这种材料所制造的弹性密封垫，可以进一步防止由于密封面一部分表面受损所引起的泄漏，降低密封比压系数特性，从而降低大端盖螺栓载荷。大端盖螺栓借助于液压装置张紧，液压装置能给予螺栓精确地加载，使大端盖发生变形的可能性减至最低。大端盖与筒体的结合面高度光洁，最内一级内泵壳与筒体之间装有垫圈，
10、该垫圈为镀铜钢圈，两面都经研磨加工到很好的光洁度，可以防止发生碰磨、卡涩现象。内泵壳选用耐腐蚀和冲蚀的13铬钢，相邻内泵壳间的接口为金属对金属式，相对的配合面都加工到高的光洁度并经研磨。导叶环同样是13的铬钢，各级导叶内定位销定位于前级泵壳上。各级间销子都是全封闭式，不与泵输送液体相接触，如果出现销子失效或松动，销子不会从泵出口处排出。每个内泵壳和导叶的内孔上都装有可更换的磨损环，末级导叶和出口大端盖间的碟型弹簧在组装和停机时给结合面提供足够的静压力，并允许内部组件自由膨胀，当泵运行时，水压建立，从而保证结合面严实的密封。每个磨损环内孔都加工有一组浅的平行槽，这种形式使其能保持光滑衬套的水力刚
11、度，同时大大地减少泄漏，不需要其它复杂的防泄漏装置。筒体内所有受高速水流冲击的区域都堆焊以奥氏体不锈钢层以防止冲蚀。所有接合面也是用同样的方法加以保护。泵中所用的叶轮和导叶均为13%铬不锈钢精密浇铸，流道采用陶瓷芯法成型，由此而获得高的表面光洁度和强度、高精度和高重复性的叶形，以保证具有非常高的流通效率。叶轮上不装磨损环，但在其易磨部位留有足够的金属以备万一运行磨损时可车去并配上环。叶轮和静磨损环采用不同硬度的材料，叶轮的硬度为235-321VPN，静磨损环为380-430VPN。叶轮轴向由卡环定位，卡环为两片式嵌在轴上，卡环定位在叶轮的凹糟内以防其转动时飞出。叶轮在轮毂位置热套在轴上以固定叶
12、轮并起到叶轮的级间密封，扭矩是由与之相配的键传递。选用键槽的最小内圆角保证最大应力集中系数为3.0。在泵的第二级上设有一中间抽头，为再热器减温装置提供减温水。中间抽头是单管结构，抽头水从筒体壁上的径向孔流出。从内泵壳到外部管路之间的连接管材料采用不锈钢，并且连接管外端的法兰夹在筒体外壁与外部管路端的法兰之间，借助于挠性金属垫来实现密封。在抽头连管内部，连接管在内泵壳径向孔处密封，虽然结构简单，但必须考虑由下列因素而引起的内泵壳和筒体间的中心位置误差：A、芯包互换引起的角度和轴向误差；B、芯包和筒体间的温差引起的轴向和径向误差；C、泵冷态启动开始变热或由于冷水通过引起抽头连接管自身的轴向膨胀、收
13、缩；D、泵停转后零部件不均匀的冷却引起的芯包与筒体间的微量随机性偏移。泵的水力平衡装置为单平衡鼓装置配合推力轴承形成的平衡机构。由于给水泵为多级离心泵，工作时，由于给泵的出口和入口之间压差很大，这样就会产生一个由出口侧（高压侧）沿轴向向入口侧（低压侧）的轴向推力，在该轴向推力的作用下，使给泵的转子产生轴向位移，方向也是有出口侧向入口侧移动，为平衡给泵在工作时产生的轴向推力，控制轴向位移在给泵的动、静间隙安全范围内，所以在给泵的高压侧末级叶轮后装有平衡鼓（盘）装置，随转子一起旋转。平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙，一端是末级叶轮的高压区，另一端是与吸入口相连通的低压区。这样作用在平衡鼓上的压差
14、，形成了与叶轮上的轴向力方向相反的平衡力，其大小由平衡鼓直径决定。平衡鼓平衡轴向力的效果也是减小轴向力，而不能完全平衡轴向力。控制轴向位移。高压水最后通过这个平衡管，回到给泵的入口，简单的理解平衡鼓（盘）其原理就和汽轮机上推力轴承相似，平衡管就和推力轴承的回油管作用类似。推力轴承采用大容量双向轴承，可以承受非设计工况下的附加推力和反向推力。由于结构原因发生轴向位移时，平衡鼓装置不会与其外部节流衬套发生摩擦和咬死现象，但它不能完全平衡轴向推力，剩余推力由加装的推力轴承承受。平衡鼓压装在轴上，轴向由轴肩定位，并在低压侧由一平衡螺母锁定。平衡鼓与轴的密封通过铅箔垫圈和衬圈实现。平衡鼓用不锈钢锻件制造
15、，在节流衬套内转动。节流衬套材料进行特别选择，以保持其与平衡鼓的硬度差与叶轮及其衬套间的硬度差相同。泵轴是由一对普通圆柱型径向滑动轴承所支承，轴承为巴氏合金内衬强制油润滑型。轴承由轴承压盖固定，轴承压盖由螺栓固定在下半部轴承支架上。当上半部轴承支架装上后，整个轴承支架形成一360的法兰支承面直接连在进口端盖或大端盖上。整个组件由销子定位，以保证能精确地重新组装，在大修时，轴承与轴可在原位一起拆卸。自位瓦块式推力轴承：自位瓦块式推力轴承对两个方向的推力载荷具有相同的承受容量，适用于正反两个方面的旋转。推力环组件由支承环组成，瓦块均匀分布于支承环上各单独的定位件之间，瓦块外径嵌在支承环的法兰内，瓦
16、块通过定位件的头部嵌在其两侧的凹槽内定位，使得工作时瓦块能自由倾斜但不会掉下来。推力轴承安装在一轴向中分的轴承腔内，该腔体在自由端轴承支架上，而轴承支架本身也是轴向中分的。这种布置有下列优点：A、推力盘可在轴承支架未装上前就装在轴上，使得能精确地检查内侧（承载侧）面的飘偏和轴向定位；B、只需简单地拆下上半部轴承腔体，就可以目检推力轴承组件，因此，可就地拆卸、检查和更换瓦块而不用拆下推力盘，这样大大减小这一关键部件错装的可能性。给水泵装有固定衬套注射密封水卸荷型迷宫密封，迷宫密封是一种非接触密封，动静部分之间存在接触磨损，具有极高的运行可靠性，保证泵在运行时密封水不进入泵体而泵输送液体也不会泄漏
17、出来。迷宫密封的使用寿命可达到六年以上。汽泵主要参数规范：序号参数名称单位额定工况点最大工况点单泵最小点1进水压力MPa2.392.422.492入口流量t/h106911362473扬程m3297.33293.84025.54转速rpm5770.65864.857715必须汽蚀余量m64.670.3-6泵的效率%85.4485.344.967抽头流量t/h4545-8抽头压力MPa11.7411.72-9轴功率（含抽头功率、增压级功率）kW10919.811629.96038.2410主泵出口流量t/h1024109124711主泵出口压力MPa30.9730.8937.3812设计水温18
18、2.9185.3182.913泵体设计压力/试验压力MPa42/5514关闭压头m40604200406015正常轴承座振动值（双振幅值）mm0.03816旋转方向顺时针(从 汽轮机 向 泵 看)17轴承形式滑动轴承+推力轴承18驱动方式小汽机(与给水泵同轴驱动)给水泵结构尺寸/配置情况表序号结构/配置名称单位尺寸/配置情况汽动前置泵汽动主泵1泵型号HZB253-640HPT300-340-6S2泵轴长M161526873首级叶轮吸入型式双吸单吸4叶轮尺寸（最大/最小）M640/520344/3405叶轮级数166转子直径M1001407轴承形式/数量滚动/1滑动/2推力瓦+推力盘/18推力额
19、定负荷/推力最大值kgf/9联轴器传递功率KW5021202210密封形式/密封水流量机械密封/7.8t/h迷宫密封/25t/h11泵（第一/第二）临界转速rpm-8972汽泵给水流程图以及汽泵迷宫密封水示意图汽泵迷宫密封采用凝结水注入式迷宫密封，为非接触密封，由凝给水泵来的压力经调节阀后注入轴封，其压力约大于给水泵进口压0.050.1MPa。在旋转密封轴套的外圆加工多头反向螺旋帽，相当于一个螺杆泵，凝结水注射到密封腔内向泵送水方向流去，在卸荷环内与外漏的泵输送水相遇，卸荷环外档水通过间隙降压流向泵外，经形水封管入凝汽器。卸荷环内档回水与轴端泄露的给水混合后的回水，重新通过管道回收至前置泵入口
20、，这部分水就叫做卸荷水。卸荷水的作用就是防止泵内的热水外泄，回收工质，同时还有减小和平衡给泵轴向推力的作用。密封水调节阀的操作信号来自给水泵进口压力0.050.1Mpa，并同时满足回水温度。当泵处于静止状态，来自凝结水系统的密封水压力略高于泵入口压力，冷的凝结水进入泵内帮助泵更快地冷却，这样可防止热分层而造成的变形。迷宫密封操作：凝结泵来的压力水经调节阀后注入泵内固定的密封衬套和旋转的密封轴套之间的间隙中，衬套内圆加工了双头螺旋槽。一部分流量在轴套与衬套内与来自泵内的给水混合后流向前置泵进口进行卸荷，另一部分通过间隙节流降压，流出泵外经“U”形水封管进入凝汽器。密封水调节阀的操作信号来自注入水
21、与回水(入凝汽器)温差。密封水量：正常：7m3/h；最大：12.5m3/h。泵启动：在启动汽动给水泵之前，先开启前置泵保证给水泵大筒体上下温差在15C以内，则可由汽轮机直接启动。泵座是中空型钢的焊接结构件，布置成在中心线处支承泵体。汽泵组附属系统汽动给水泵的前置泵进口管道上设有化学清洗接口、电动闸阀、小汽机密封水有压回水管道接口、化学加药管道以及滤网。化学清洗接口用于机组启动前给水管道的清洗，通过清洗清除其内表面上所有疏松的残渣、油渍、氧化皮、铁锈、焊渣等各种杂物，防止滤网造成严重堵塞影响系统正常运行；汽动给水泵密封水有压回水管道是为了回收给水泵密封水及泵体部分高压漏水；为了给系统提供合格的给
22、水水质，给水管道特设有加氨、联氨，加氧的加药管道；滤网设有放水门，当前置泵入口滤网前后压差达到0.05MPa时，发出差压高报警信号。汽动给水泵进口处管道上设有测量流量的流量测量装置和滤网。当滤网前后压差达到0.05MPa时，发出差压高报警信号；汽动给水泵的出口管道上装有止回阀和电动闸阀，止回阀和泵出口之间的管道上装有最小流量再循环管，汽动给水泵出口给水经电动阀门调节后进入除氧器水箱，保证汽动给水泵能够有一最小流量流过泵体，避免造成泵的汽蚀。汽泵轴承室为中分式，且全周通过法兰联结在泵端盖上。油封控制了轴承室的泄漏。径向轴承可为四油叶固定弧度套筒径向轴承。推力轴承为双向作用可倾瓦轴承。推力盘套装在
23、轴上，并可通过液压方式拆卸。径向轴承和推力轴承由外部强制供油润滑。 给水泵侧半联轴节与轴是靠过盈配合来传递扭矩的。带有中间短接的联轴器便于轴承和密封的拆除和维护，而不需移动给水泵汽轮机给水泵润滑油由外部强制供油润滑。进油位置油量进油孔板传动端径向轴承12L/M 5自由端径向轴承12L/M 5推力轴承内侧37L/M 12.6推力轴承外侧37L/M12.6汽泵再循环系统给水泵在规定的小流量值以下运行，必须走再循环，再循环阀门的开启信号一般取自前置泵出口至给水泵进口连接管上的流量测量装置。再循环阀在流量小于270T/h自动打开，流量大于600T/H时自动关闭。运行中，再循环阀15s未打开设置跳闸保护。