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一種中小型超高壓鍋爐給水泵
高壓鍋爐給水泵技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鍋爐給水泵技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種臥式、多級(jí)、單殼體、高溫、超高壓鍋爐給水泵的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
高壓鍋爐給水泵背景技術(shù)：
鍋爐給水泵是熱力發(fā)電系統(tǒng)的重要輔機(jī)設(shè)備之一，其作用是將除氧器水箱內(nèi)具有一定溫度的除氧水輸送到鍋爐或高壓加熱器。隨著生物質(zhì)能發(fā)電、煤氣發(fā)電、鋼鐵余熱、工業(yè)余能余熱回收利用等采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源綜合利用發(fā)電技術(shù)的成熟，越來(lái)越多的中小型鍋爐在電廠得到推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有中小型鍋爐容量有75、110、130、150、180、200、220、250、280T/h等等。為了提高機(jī)組熱效率及節(jié)能，新型鍋爐壓力由傳統(tǒng)的中高壓設(shè)計(jì)為超高壓甚至亞臨界。要求配套的鍋爐給水泵出口工作壓力為17~20MPa或更高。為了滿足給水泵的超高壓要求，泵設(shè)計(jì)為臥式、多級(jí)結(jié)構(gòu)。葉輪通常串聯(lián)安裝于泵軸，相應(yīng)的導(dǎo)葉和中段布置于葉輪外部。中段之間主要采用金屬面密封，同時(shí)設(shè)有輔助O型密封圈，然后由穿杠、穿杠螺母等壓緊，防止高壓水泄漏。由于O型密封圈的結(jié)構(gòu)特性，必須預(yù)留壓緊量，傳統(tǒng)裝配工藝的中段金屬面之間不會(huì)一次壓緊，預(yù)留微小間隙，zui后由穿杠整體壓緊。超高壓給水泵的級(jí)數(shù)一般≥10級(jí)，中段金屬面之間的預(yù)留微小間隙將形成累積誤差，泵級(jí)數(shù)越多，誤差越大，影響葉輪與導(dǎo)葉之間的對(duì)中間隙測(cè)量及準(zhǔn)確判斷。
另外，為了充分利用熱力發(fā)電系統(tǒng)的熱能，部分給水泵采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，需要在沖動(dòng)轉(zhuǎn)子前或停機(jī)后低速盤(pán)車(chē)。汽輪機(jī)低速盤(pán)車(chē)帶動(dòng)給水泵低速旋轉(zhuǎn)。對(duì)于新建發(fā)電機(jī)組由于汽水管道中難免殘留微小硬質(zhì)顆粒，微小顆粒在通過(guò)泵內(nèi)動(dòng)靜配合、水封間隙時(shí)，由于水流沖刷壓力不夠，當(dāng)顆粒尺寸與水封間隙相當(dāng)時(shí)，就會(huì)造成泵轉(zhuǎn)子部件卡澀，嚴(yán)重影響給水泵的運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容：
本實(shí)用新型就是針對(duì)上述給水泵的不足，改進(jìn)給水泵的結(jié)構(gòu)，提供一種新的裝配工藝結(jié)構(gòu)，在裝配、檢修維護(hù)時(shí)，確保葉輪與導(dǎo)葉之間的對(duì)中，消除多級(jí)泵的累積誤差。局部改進(jìn)動(dòng)靜配合間隙，使微小顆粒能夠順利通過(guò)，盡可能避免轉(zhuǎn)子部件卡澀。
本實(shí)用新型采用技術(shù)方案：
1. 在中段的外側(cè)圓周方向增設(shè)固定塊，固定塊與中段為一體。固定塊的布置角度與穿杠互不干涉。在固定塊的中間位置鉆孔，用連接螺栓、連接螺母將前、后兩級(jí)中段鎖緊，保證中段金屬面一次性壓緊，取消O型密封圈的預(yù)留壓緊量，實(shí)現(xiàn)取消累積誤差。無(wú)論泵的級(jí)數(shù)多少，各級(jí)之間不再有預(yù)留微小間隙，實(shí)現(xiàn)各級(jí)葉輪與其導(dǎo)葉的對(duì)中。
2. 取消原設(shè)計(jì)于殼體密封環(huán)、導(dǎo)葉套密封面的棱形溝槽。在葉輪吸入側(cè)的與殼體密封環(huán)配合的密封面，增設(shè)深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。在葉輪后輪轂的與導(dǎo)葉套配合的密封面，也增設(shè)深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。矩形槽均勻布置于密封面。實(shí)現(xiàn)局部增大水封間隙，當(dāng)硬質(zhì)顆粒進(jìn)入配合的密封面時(shí)，落入矩形槽，在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，借助離心力甩出，防止硬質(zhì)顆粒夾入密封面，實(shí)現(xiàn)防止葉輪與殼體密封環(huán)、葉輪與導(dǎo)葉套卡澀。
3. 將原整體式平衡盤(pán)拆分為平衡軸套、平衡盤(pán)兩種零件。在平衡軸套的外徑表面，增設(shè)與葉輪的矩形槽一致的深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。實(shí)現(xiàn)局部增大平衡軸套與平衡套之間的水封間隙。在平衡軸套旋轉(zhuǎn)時(shí)，借助離心力甩出，防止硬質(zhì)顆粒夾入密封面。
4. 將原安裝于末級(jí)葉輪后側(cè)的齒形墊改安裝在平衡軸套與平衡盤(pán)之間，齒形墊的厚度可根據(jù)實(shí)際的平衡盤(pán)與平衡套密封面之間的間隙調(diào)整。齒形墊還可以緩沖平衡軸套的軸向熱脹冷縮。
本發(fā)明的有益效果：
1. 各級(jí)葉輪獨(dú)立定位，無(wú)論泵的級(jí)數(shù)多少，各級(jí)之間不再有預(yù)留微小間隙，實(shí)現(xiàn)各級(jí)葉輪與其導(dǎo)葉的對(duì)中。有效避免傳統(tǒng)裝配、檢修維護(hù)過(guò)程中，因轉(zhuǎn)子部件的竄量不符合要求而返工、解體，提高工作效率。
2. 各級(jí)中段由固定塊的連接螺栓、連接螺母獨(dú)立壓緊，增強(qiáng)密封可靠性。避免原整體壓緊式穿杠因中段的機(jī)械加工誤差、材質(zhì)硬度差異導(dǎo)致的局部壓緊不均勻，保證給水泵無(wú)論是在長(zhǎng)期運(yùn)行還是停機(jī)備用狀態(tài)不會(huì)因熱脹冷縮導(dǎo)致中段間的事故泄漏。
3. 無(wú)論給水泵處于低速盤(pán)車(chē)還是變頻調(diào)速或額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，有效避免轉(zhuǎn)子部件因微小硬質(zhì)顆粒進(jìn)入泵內(nèi)部而造成卡澀的故障。將矩形槽設(shè)計(jì)于葉輪吸入側(cè)的與殼體密封環(huán)配合的密封面以及后輪轂的與導(dǎo)葉套配合的密封面，有利于機(jī)械加工裝夾、一次加工成型、有利于尺寸觀察、檢測(cè)。
4. 設(shè)計(jì)于平衡軸套的矩形槽防止微小硬質(zhì)顆粒進(jìn)入，有效避免卡澀、咬合故障。平衡軸套、平衡盤(pán)可以根據(jù)實(shí)際磨損情況，分別修復(fù)、更換，降低維護(hù)成本。
5. 可以根據(jù)實(shí)際裝配情況，靈活調(diào)整齒形墊的厚度，調(diào)整平衡盤(pán)與平衡套配合密封面之間的間隙，不影響其它零件的裝配。
附圖說(shuō)明：
圖1 本實(shí)用新型的剖面圖
其中，1為泵聯(lián)軸器，2為泵軸，3為吸入段，4為殼體密封環(huán)，5為葉輪，6為導(dǎo)葉，7為中段，8為固定塊，9為連接螺母，10為連接螺栓，11為O型密封圈，12為穿杠，13為導(dǎo)葉套，14為葉輪卡環(huán)，15為吐出段，16為平衡軸套，17為平衡套，18為齒形墊，19為平衡盤(pán)。
圖2 葉輪剖面圖，其中Ⅰ為其矩形槽的局部放大圖。
具體實(shí)施方式：
在中段7的外徑圓周方向均勻增設(shè)固定塊8，固定塊8的圓周方向布置角度與穿杠12不互相干涉。在固定塊8的中間位置鉆通孔，用于通過(guò)連接螺栓10、連接螺母9將前后兩中段壓緊，各級(jí)中段依次相互連接、壓緊。固定塊8的厚度、連接螺栓10的直徑由給水泵的設(shè)計(jì)壓力計(jì)算確定。
在葉輪5的吸入側(cè)與殼體密封環(huán)4相配合的密封面，增設(shè)深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。在葉輪5后輪轂的與導(dǎo)葉套13配合的密封面，也增設(shè)深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。全部矩形槽均勻布滿整個(gè)密封面。
將原整體式平衡盤(pán)拆分為平衡軸套16、平衡盤(pán)19。將原安裝于末級(jí)葉輪后側(cè)的齒形墊18改安裝于平衡軸套16和平衡盤(pán)19之間。在平衡軸套16的外徑表面，增設(shè)深度為1mm、寬度為2mm的矩形槽。矩形槽的尺寸、結(jié)構(gòu)與設(shè)置于葉輪5的矩形槽一致。矩形槽均勻布滿整個(gè)外徑表面。
下面結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的一次動(dòng)作過(guò)程：
給水泵裝配時(shí)，首先將葉輪卡環(huán)14固定于泵軸2，再將葉輪5穿入，與葉輪卡環(huán)14對(duì)齊。將導(dǎo)葉6裝入中段7，將O型密封圈11放入中段相應(yīng)的溝槽。繼續(xù)穿入下一級(jí)葉輪，再將帶有O型密封圈的中段推入與前段中段相配合的止口。用連接螺栓10和連接螺母9將兩級(jí)中段壓緊，保證金屬密封面無(wú)間隙。逐漸裝配其余各級(jí)葉輪、導(dǎo)葉和中段等 。用穿杠12將吸入段3和吐出段15均勻壓緊，壓緊力傳遞至各級(jí)中段，用于提升密封壓緊的可靠性。將平衡軸套16緊貼末級(jí)葉輪，再裝入預(yù)留有加工余量的齒形墊18，然后裝入平衡盤(pán)19，測(cè)量計(jì)算平衡盤(pán)19與平衡套17的節(jié)流間隙，根據(jù)實(shí)測(cè)間隙車(chē)削、調(diào)整齒形墊18的厚度，完成裝配。
原動(dòng)機(jī)通過(guò)泵聯(lián)軸器1，帶動(dòng)由泵軸2、葉輪5、葉輪卡環(huán)14、平衡軸套16、齒形墊18、平衡盤(pán)19等組合形成的轉(zhuǎn)子部件旋轉(zhuǎn)，完成液體輸送。