一种中小型超高压锅炉给水泵

　　高压锅炉给水泵技术领域：
 

　　本实用新型属于锅炉给水泵技术领域，更具体地说是一种卧式、多级、单壳体、高温、超高压锅炉给水泵的结构改进。
 

　　高压锅炉给水泵背景技术：

　　锅炉给水泵是热力发电系统的重要辅机设备之一，其作用是将除氧器水箱内具有一定温度的除氧水输送到锅炉或高压加热器。随着生物质能发电、煤气发电、钢铁余热、工业余能余热回收利用等采用循环经济、资源综合利用发电技术的成熟，越来越多的中小型锅炉在电厂得到推广应用。现有中小型锅炉容量有75、110、130、150、180、200、220、250、280T/h等等。为了提高机组热效率及节能，新型锅炉压力由传统的中高压设计为超高压甚至亚临界。要求配套的锅炉给水泵出口工作压力为17~20MPa或更高。为了满足给水泵的超高压要求，泵设计为卧式、多级结构。叶轮通常串联安装于泵轴，相应的导叶和中段布置于叶轮外部。中段之间主要采用金属面密封，同时设有辅助O型密封圈，然后由穿杠、穿杠螺母等压紧，防止高压水泄漏。由于O型密封圈的结构特性，必须预留压紧量，传统装配工艺的中段金属面之间不会一次压紧，预留微小间隙，zui后由穿杠整体压紧。超高压给水泵的级数一般≥10级，中段金属面之间的预留微小间隙将形成累积误差，泵级数越多，误差越大，影响叶轮与导叶之间的对中间隙测量及准确判断。
 

　　另外，为了充分利用热力发电系统的热能，部分给水泵采用汽轮机驱动。由于汽轮机的运转特性，需要在冲动转子前或停机后低速盘车。汽轮机低速盘车带动给水泵低速旋转。对于新建发电机组由于汽水管道中难免残留微小硬质颗粒，微小颗粒在通过泵内动静配合、水封间隙时，由于水流冲刷压力不够，当颗粒尺寸与水封间隙相当时，就会造成泵转子部件卡涩，严重影响给水泵的运行。
 

　　发明内容：
 

　　本实用新型就是针对上述给水泵的不足，改进给水泵的结构，提供一种新的装配工艺结构，在装配、检修维护时，确保叶轮与导叶之间的对中，消除多级泵的累积误差。局部改进动静配合间隙，使微小颗粒能够顺利通过，尽可能避免转子部件卡涩。
 

　　本实用新型采用技术方案：
 

　　1. 在中段的外侧圆周方向增设固定块，固定块与中段为一体。固定块的布置角度与穿杠互不干涉。在固定块的中间位置钻孔，用连接螺栓、连接螺母将前、后两级中段锁紧，保证中段金属面一次性压紧，取消O型密封圈的预留压紧量，实现取消累积误差。无论泵的级数多少，各级之间不再有预留微小间隙，实现各级叶轮与其导叶的对中。
 

　　2. 取消原设计于壳体密封环、导叶套密封面的棱形沟槽。在叶轮吸入侧的与壳体密封环配合的密封面，增设深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。在叶轮后轮毂的与导叶套配合的密封面，也增设深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。矩形槽均匀布置于密封面。实现局部增大水封间隙，当硬质颗粒进入配合的密封面时，落入矩形槽，在叶轮旋转时，借助离心力甩出，防止硬质颗粒夹入密封面，实现防止叶轮与壳体密封环、叶轮与导叶套卡涩。
 

　　3. 将原整体式平衡盘拆分为平衡轴套、平衡盘两种零件。在平衡轴套的外径表面，增设与叶轮的矩形槽一致的深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。实现局部增大平衡轴套与平衡套之间的水封间隙。在平衡轴套旋转时，借助离心力甩出，防止硬质颗粒夹入密封面。
 

　　4. 将原安装于末级叶轮后侧的齿形垫改安装在平衡轴套与平衡盘之间，齿形垫的厚度可根据实际的平衡盘与平衡套密封面之间的间隙调整。齿形垫还可以缓冲平衡轴套的轴向热胀冷缩。
 

　　本发明的有益效果：
 

　　1. 各级叶轮独立定位，无论泵的级数多少，各级之间不再有预留微小间隙，实现各级叶轮与其导叶的对中。有效避免传统装配、检修维护过程中，因转子部件的窜量不符合要求而返工、解体，提高工作效率。
 

　　2. 各级中段由固定块的连接螺栓、连接螺母独立压紧，增强密封可靠性。避免原整体压紧式穿杠因中段的机械加工误差、材质硬度差异导致的局部压紧不均匀，保证给水泵无论是在长期运行还是停机备用状态不会因热胀冷缩导致中段间的事故泄漏。
 

　　3. 无论给水泵处于低速盘车还是变频调速或额定转速运转，有效避免转子部件因微小硬质颗粒进入泵内部而造成卡涩的故障。将矩形槽设计于叶轮吸入侧的与壳体密封环配合的密封面以及后轮毂的与导叶套配合的密封面，有利于机械加工装夹、一次加工成型、有利于尺寸观察、检测。
 

　　4. 设计于平衡轴套的矩形槽防止微小硬质颗粒进入，有效避免卡涩、咬合故障。平衡轴套、平衡盘可以根据实际磨损情况，分别修复、更换，降低维护成本。
 

　　5. 可以根据实际装配情况，灵活调整齿形垫的厚度，调整平衡盘与平衡套配合密封面之间的间隙，不影响其它零件的装配。
 

　　附图说明：
 

　　图1   本实用新型的剖面图
 

　　其中，1为泵联轴器，2为泵轴，3为吸入段，4为壳体密封环，5为叶轮，6为导叶，7为中段，8为固定块，9为连接螺母，10为连接螺栓，11为O型密封圈，12为穿杠，13为导叶套，14为叶轮卡环，15为吐出段，16为平衡轴套，17为平衡套，18为齿形垫，19为平衡盘。
 

　　图2   叶轮剖面图，其中Ⅰ为其矩形槽的局部放大图。
 

　　具体实施方式：
 

　　在中段7的外径圆周方向均匀增设固定块8，固定块8的圆周方向布置角度与穿杠12不互相干涉。在固定块8的中间位置钻通孔，用于通过连接螺栓10、连接螺母9将前后两中段压紧，各级中段依次相互连接、压紧。固定块8的厚度、连接螺栓10的直径由给水泵的设计压力计算确定。
 

　　在叶轮5的吸入侧与壳体密封环4相配合的密封面，增设深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。在叶轮5后轮毂的与导叶套13配合的密封面，也增设深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。全部矩形槽均匀布满整个密封面。
 

　　将原整体式平衡盘拆分为平衡轴套16、平衡盘19。将原安装于末级叶轮后侧的齿形垫18改安装于平衡轴套16和平衡盘19之间。在平衡轴套16的外径表面，增设深度为1mm、宽度为2mm的矩形槽。矩形槽的尺寸、结构与设置于叶轮5的矩形槽一致。矩形槽均匀布满整个外径表面。
 

　　下面结合附图说明本发明的一次动作过程：
 

　　给水泵装配时，首先将叶轮卡环14固定于泵轴2，再将叶轮5穿入，与叶轮卡环14对齐。将导叶6装入中段7，将O型密封圈11放入中段相应的沟槽。继续穿入下一级叶轮，再将带有O型密封圈的中段推入与前段中段相配合的止口。用连接螺栓10和连接螺母9将两级中段压紧，保证金属密封面无间隙。逐渐装配其余各级叶轮、导叶和中段等 。用穿杠12将吸入段3和吐出段15均匀压紧，压紧力传递至各级中段，用于提升密封压紧的可靠性。将平衡轴套16紧贴末级叶轮，再装入预留有加工余量的齿形垫18，然后装入平衡盘19，测量计算平衡盘19与平衡套17的节流间隙，根据实测间隙车削、调整齿形垫18的厚度，完成装配。
 

　　原动机通过泵联轴器1，带动由泵轴2、叶轮5、叶轮卡环14、平衡轴套16、齿形垫18、平衡盘19等组合形成的转子部件旋转，完成液体输送。