煤矿固定设备维修技能训练第三章多级离心式水泵拆装、维护与调试

第一节多级离心式水泵检查与故障处理第二节多级离心式水泵维修第三节多级离心式水泵装配与试运转第四节旋转零部件静平衡试验第三章多级离心式水泵拆装、维护与调试1.了解矿井主排水设备的作用及组成、离心式水泵工作原理及性能参数、D型离心式水泵的构造及安全运转。2.掌握多级离心式水泵的检查与故障处理方法。3.能独立编写多级离心式水泵的维修方案。4.能配合现场工程师完成多级离心式水泵装配与试运转、旋转零部件静平衡试验等操作。学习目标矿井主排水设备多采用低流量、高扬程水泵，即采用单吸多级分段式离心式水泵。矿井水是煤矿生产主要灾害之一，水量大小与季节有关，在雨季(7、8、9月份)，矿井水就要增加。因此，矿井主水泵应在雨季前轮流检修好(包括备用水泵)，并且全部工作水泵和备用水泵应进行一次同时运行的排水试验，发现问题及时处理。第一节多级离心式水泵检查与故障处理多级离心式水泵担负着整个矿井的排水任务，只有做好水泵的检查工作，发现故障后及时处理，才能使其安全、高效地工作，为矿井生产服务。一、矿井主排水设备的作用及组成1.矿井主排水设备的作用矿水积聚在巷道中，不但影响生产，而且威胁着工作人员的健康和安全，因此需要及时排出。有时，井下生产也需要用水(如水力采煤、灭尘等)，这就需要供水。矿井生产过程中，不论排水或供水，都由排水设备来完成。单位时间内涌入的矿井水体积称为矿井绝对涌水量，用“q”表示，单位为m3/h。2.矿井主排水设备的组成矿井主排水设备主要由离心式水泵、电动机、启动设备、管路、管路附件和仪表等部分组成。矿井主排水设备1—离心式水泵2—电动机3—启动设备4—吸水管5—滤水器6—底阀7—排水管8—闸阀9—逆止阀10—旁通管11—引水漏斗12—放水管13—放水闸阀14—真空表15—压力表16—放气水嘴二、离心式水泵的型号含义、工作原理及性能参数1.离心式水泵的型号含义以200D43×3型水泵为例，它的型号含义为：“200”表示水泵吸水口直径为200mm，“D”表示单吸多级垂直分段式，“43”表示单级扬程为43m，“3”表示级数为3级。2.离心式水泵的工作原理水泵启动前，必须首先用水灌满泵腔及吸水管。当水泵的转子被电动机拖动后，位于叶轮1中的水受到叶片的作用向叶片外缘运动，使其压力和运动速度增高，即增加了水的能量，然后经导水圈和返水圈4进入次级叶轮入口，并在次级叶轮中继续增加能量，直至由最后一级叶轮流出，汇集在泵壳的排水段5中，经水泵出口进入排水管排至地面。

200D43×3型多级离心式水泵的结构1—叶轮2—密封环3—导叶4—返水圈5—排水段6—平衡盘7—平衡盘衬环8—填料9—压盖10—水封环11—进水段12—中段13—放气孔14—轴承15—联轴器16—水封管3.离心式水泵的性能参数(1)流量(2)扬程(3)功率(4)效率(5)转速(6)允许吸上真空度三、D型离心式水泵的构造及安全运转1.D型离心式水泵的构造(1)转子部分1)联轴器。2)泵轴。3)叶轮。4)平衡盘。(2)定子部分定子部分主要由吸水段、中段、排水段、轴承体及尾盖等部分组成。(3)轴承部分(4)密封部分1)密封环(又称口环)。2)填料装置(又称填料箱)。2.D型离心式水泵的安全运转(1)滤水器最上端距离吸水面不能小于1m，防止吸入的水中含有空气，造成水泵不上水。(2)水泵上装置的压力表、真空表的指针指数要正常，如果指针有大幅度不正常的摆动，应立即停车。(3)水泵的响声要正常，如果不正常要立即停泵检查。(4)轴承温度不得高于环境温度(35℃)，最高不能超过70℃，电动机温度不得超过电动机的额定温升，填料箱与外壳不能烫手。(5)填料完好，松紧合适，运行中应持续滴水。四、离心式水泵的检查1.开车前的检查(1)检查电动机的转向是否与水泵的转向一致。(2)检查联轴器的同轴度和间隙。(3)检查各部分的螺栓是否有松动现象。(4)用手转动联轴器，看是否能灵活转动，泵内是否有响声。(5)检查轴承的润滑油位、油质和温度。(6)检查泵和电动机周围是否有妨碍运转的物品。(7)检查吸水管淹没深度是否足够。2.开车前灌水除无底阀排水的自吸式离心泵和叶轮浸在水中的离心泵外，其他离心泵开车前必须灌水。3.关闭出口阀门对于装有出口阀门的离心泵，应将出口阀门关闭后启动。4.开车后的检查开车后应马上打开阀门到需要流量。操作人员不要马上离开，应密切注意水泵的运转情况。(1)检查各个仪表工作是否正常、稳定。(2)检查水泵流量是否正常。(3)检查水泵填料处是否发热，滴水是否正常。(4)检查水泵和电动机的声响和振动是否正常。(5)检查水泵和电动机的轴承温度是否正常。(6)检查电动机的温升，如果电动机过热，也应停车检查。(7)检查水泵和管路各部分是否有漏水或进气的地方。(8)检查吸水池的水位是否太低，进水口是否堵塞。五、离心式水泵的常见故障与处理方法离心式水泵的常见故障与处理方法离心式水泵的常见故障与处理方法离心式水泵的常见故障与处理方法第二节多级离心式水泵维修水泵的拆卸是检修的一个重要工序，在拆卸过程中一定要按照拆卸程序并注意操作方法，如果拆卸不当就会造成零部件损坏。同时，水泵上井后应立即进行拆卸，停放过久就会增加拆卸的难度。拆卸的目的是为了对零部件进行修理，以降低水泵使用成本。一、水泵的完好标准1.泵体和管路(1)泵体无裂纹。(2)泵体与管路不漏水，防腐良好；

排水管路每年进行一次清扫，水垢厚度不超过管内径的2.5%。(3)吸水管管径不小于水泵吸水口径。(4)水泵轴向窜量应符合有关技术文件规定。单级水泵轴向窜量不大于0.5mm。(5)盘根不过热，漏水不成线。(6)真空表、压力表指示正确，每年校验一次。部分多级水泵轴向窜量mm2.闸板阀、逆止阀、底闸(1)三者应齐全、完整、不漏水。(2)闸阀操作灵活，动作可靠。(3)吸水井(坑)无杂物，底阀不淤埋和堵塞。底闸不漏水，自灌满水起5min后能启动水泵。无底阀水泵的引水装置应能在5min内灌满水并启动水泵。3.运动与效率(1)水泵运转正常，无异响，无异常振动。(2)水泵主闸阀应能全部打开。(3)电动机温度正常。(4)主水泵每年进行一次技术测定，排水系统效率不低于50%，测定记录有效期为一年。(5)吸水高度不超过水泵设计允许值。4.资料泵房内资料包括排水管路系统图和供电系统图。二、离心式水泵的修理计划1.小修小修应该定期进行。检修内容一般是分解清扫滤水器和底阀，清洗调整轴承，调整或更换联轴器螺栓、垫圈并调整联轴器间隙，调整平衡盘和平衡套或更换平衡环，调整后轴套，调整各部螺钉、销子和键等，必要时更换，检查、处理漏水、漏气部位，更换盘根，调整仪表及更换润滑油等。主要水泵检修周期2.中修中修也要按检修周期进行。检修内容除包括小修全部工作外，还要清扫或更换水轮、导水轮，更换平衡盘和大、小口环，调整闸阀和逆止阀的衬垫，检修或更换轴承，检查轴和机座，以及更换其他不能保持到下一次中修的零、部件。3.大修大修一般每年进行一次，检修内容除包括中修全部工作外，还要对水泵全部零件进行分解、清洗，更换各部磨损或腐蚀不能再用的零、部件，必要时应对泵体进行修理，对机座进行调整和换轴。大修后应进行水压试验，安装后还要进行技术测定。大、中修间隔期要视水泵具体条件(如水质、运行时间长短等)确定。三、离心式水泵的拆卸步骤1.离心式水泵的拆卸程序100D45×4型离心式水泵的拆卸程序1—进水段2—中段3—排水段4—泵轴5—水轮6—导向器7—密封环8—平衡盘9—平衡环10—轴承部件11—拉紧螺栓(穿杠)12—轴套13—挡水圈14—填料压盖15—水封环16—联轴器17—导向器套(小口环)

18—平衡套19—填料箱体2.拆卸注意事项(1)在解体水泵体、进水段、中段和出水段前，要对各段原装配位置进行编号，以便于检修后装配。编号可采用打钢号码、錾刻、油漆写等方式。(2)注意泵轴上螺纹的方向，D型离心式水泵进水口螺纹是左螺纹，出水口螺纹是右螺纹。(3)拆卸中段不带支座的水泵时，两侧要用楔木楔住，防止中段脱离止口后掉下来碰弯水泵轴。(4)多级离心式水泵拆下几段后要将轴支住，以免轴悬臂太长造成泵轴弯曲，拆下的泵轴要竖直吊起来。(5)拆下的螺母、螺钉、螺栓、垫圈要妥善保管，既以免丢失，又便于检修后装配。(6)拆水轮时，要在有叶片部位加力，以防损坏水轮。(7)拆键时，不得损伤键的工作面。(8)磨损严重零件或拆卸中损坏的零件不得任意丢掉。(9)进水段上的密封环，中段上的密封环、导向器和导向器套，出水段上的平衡套和平衡环，有轻微磨损尚可用时则不要拆下。四、水泵主要零件的检查和修理1.泵轴的修理(1)水泵轴产生裂纹，表面有严重腐蚀和损伤，轴颈磨损出现沟痕，圆度、圆柱度超过规定，轴表面被冲刷出沟坑，这些缺陷足以影响泵轴的力学强度，要更换新轴。(2)轴的直线度超过密封内径与水轮入水口外径规定间隙的1/3时，应进行调直或更换。(3)泵轴的轴颈或填料部分如果磨损较轻，可采用车削进行修复，车削量不得超过设计直径的5%，也可采用电镀法、金属喷涂法修复，在强度许可的条件下，亦可采用镶套处理。(4)大修后的水泵轴应符合下列要求：1)轴颈的径向圆跳动不得超过下表的规定：2)轴颈及安装水轮处的表面粗糙度不大于Ra0.8μm。3)键槽中心线与轴的轴心线的平行度不大于0.3‰。轴颈的径向圆跳动mm2.键槽的修理键槽损坏、磨损或冲蚀严重，用加宽原键槽的方法处理，并换加宽的键，允许加宽原槽的5%。轴及水轮的键槽宽度应一致，按原键槽中心线对称加宽。功率较小的轴可另开新键槽，配新键，否则应更换新轴。3.轴承的修理(1)参照相关标准进行滚动轴承的修理和更换。(2)滑动轴承的间隙超过规定最大磨损间隙时，一般要重新浇注轴承合金、镗或车孔，要根据轴颈的实际尺寸确定孔径的基本尺寸及公差。4.水轮的修理(1)水轮侧板有裂纹，因冲刷、浸蚀或磨损使侧板壁厚变薄影响强度，水轮入水口外径磨损超过原厚度的40%，叶片被水冲刷变短，这些情况都应更换新水轮。(2)若水轮入口处外径磨损小于原厚度的40%，可进行堆焊修补，然后进行车削。(3)若磨损较小，可采用车削的方法处理，但要注意水轮入水口外径车削时，要相应地更换内径较小的密封环。1)水轮轴孔轴心线与水轮入水口处外圆轴心线的同轴度、水轮端面圆跳动及水轮轮毂两端平行度三项几何公差均不大于下表中的规定：2)键槽中心线与轴孔中心线平行度不大于0.3‰，最大误差不大于0.06mm。3)水轮前后盖板(即侧板)外表面粗糙度不大于Ra0.8mm，轴孔及安装口环处的表面粗糙度不大于Ra1.8μm。水轮三项几何公差mm4)水轮流道应清砂除刺，光滑平整。5)新制水轮必须做静平衡试验，以消除其不平衡量。静平衡允差见表。用削减盖板厚度来调整平衡时，削减量不得超过盖板厚度的1/3。水轮静平衡允差5.平衡盘及平衡环的修理平衡盘磨损一般发生在尾套和平衡盘与平衡环的接触面。若磨损较轻，出现凹凸不平及沟纹时，可用车削或刮研的方法修复，磨损严重时，应更换平衡盘和平衡环。6.导向器的修理导向器不得有裂纹，冲蚀深度不得超过4mm。导向器叶尖长度被冲蚀磨损不得大于6mm，若大于6mm应更换新件，若小于6mm，可做一段新叶尖用黄铜补焊或粘接上。7.水泵体的修理(1)泵体损伤的检查方法用手锤轻敲壳体，如有破哑声时，则说明壳体已破裂。找到裂纹后，可在裂纹处先浇上煤油，擦干表面，然后涂上一层滑石粉，并用手锤再次轻击壳体，裂纹内的煤油就会渗出来浸蚀滑石粉，呈现一道黑线，即可判断裂纹的长短。(2)修理方法如果裂纹在不承受压力或密封作用的位置，为了防止裂纹继续扩大，可在裂纹的始端与终端各钻一直径为3mm的圆孔，以避免应力集中。如果裂纹在承受压力的位置，则应进行补焊修复。找出裂纹的长短后，在起、终点处钻孔并在裂纹的全长上錾坡口，然后用铸铁焊条补焊，最后焊堵钻孔。(3)对泵体的要求1)多级泵泵体由各段止口定心。止口内、外圆对轴线的径向圆跳动及端面圆跳动不大于表中的规定。2)止口内、外圆配合表面粗糙度不大于Ra1.8μm。3)泵体要做水压试验，水压试验的压力为工作压力的1.5倍，持续时间为5min，要求不得渗漏。止口内、外圆跳动mm8.一般不修理只更换的零件检修时一般不做修理而直接更换的零件有密封环(大口环)、导向器套(小口环)、水轮挡套(间隔套)、护轴套、平衡套(串水套)、密封件等。对以上零件的更换要求是：(1)铸铁制的密封环、导向器套不得有裂纹。水轮入水口外径与密封环内径的径向间隙和水轮挡套与导向器套的径向间隙不得超过表中的规定：密封环、导向器套配合间隙(径向)mm(2)密封环、导向器套内孔表面粗糙度不大于Ra1.6μm。(3)大修时要更换新填料，填料函处的轴套(护轴套)不得有磨损或沟痕。第三节多级离心式水泵装配与试运转多级离心式水泵拆卸并完成零部件的清洗、鉴定、修理或更换后，就进入设备的装配环节。装配质量的高低将决定其大修后能否长期处于良好的工作状态，能否满足整个矿井排水的需要。要保证装配质量，就必须掌握各种间隙的测量和调整技能，最后通过设备的试运转达到验收的目的。一、离心式水泵的装配与调整离心式水泵的装配是水泵检修的一个重要工序。装配人员必须熟悉所装配水泵的结构、装配程序和方法。1.工、量具准备2.将零件组成部件3.编排序号4.转子部分预装将轴承1、轴套2、水轮3、水轮挡套，以及下一段水轮和水轮挡套，依次装配至最后一段水轮，再装平衡盘5、轴套7和轴承1于轴上，最后拧紧锁紧螺母。转子预组装及检查部位1—轴承2、7—轴套3—水轮(D型泵水轮与水轮挡套为一体，其他型分开为两零件)4—键5—平衡盘6—泵轴A—对两支点轴线的径向圆跳动量B—两水轮中心距C—平衡盘端面圆跳动量D—平衡盘外圆径向圆跳动量(1)水轮中心距的测量与调整水轮中心距可用钢板尺和游标卡尺按下式进行测量：水轮中心距=中段泵片厚度=水轮轮毂宽度+水轮挡套长度(2)径向间隙的测量与调整间隙值是通过测量内、外径的实际尺寸后计算得出的。水轮入水口处外圆、各轴套外圆、各挡套外圆、平衡盘外圆对两支点轴线的径向圆跳动应不大于表中的规定。径向圆跳动mm(4)检查平衡盘端面圆跳动平衡盘端面圆跳动应不大于表的规定：平衡盘端面圆跳动mm5.平衡盘与平衡环间隙的调整当水泵装到出水段后，在看不到水泵内部的情况下，使水轮4出水口与导向器5进水口的中心线对中的同时，对平衡盘2与平衡环3进行调整，使其保持正常出水间隙，这个过程称为平衡盘与平衡环间隙的调整。正常的工作间隙y

为0.5~1mm，具体数值查阅产品说明书。平衡盘与平衡环间隙的调整1—水泵轴2—平衡盘3—平衡环4—水轮5—导向器6—中段7—进水段8—平衡套二、离心式水泵装配注意事项1.各个接合面之间要加垫(橡胶、青壳纸)。用青壳纸垫时，在纸垫两面涂润滑脂(或采用密封胶涂于接合面上)以防漏水。各紧固件、配合件上均涂润滑脂，以防生锈并便于下次拆卸。2.对带油圈的滑动轴承，装配时将油圈放在轴承体内，按轴承装配位置倒180°套在轴上，然后再旋转过来，固定轴承。3.填料室中的填料用棉纱线编成，用牛油煮或用润滑油浸泡，填料对口要错开(每个填料要单独成圈，不得将几个填料用一根填料绕在护轴套上)。水封环一定对准进水孔，填料压盖的泄水孔要装在轴的下方。4.在滚动轴承内注入占轴承体空间1/3~2/3的润滑脂。5.拧紧拉紧螺栓时要分几次、对称、均匀地拧紧。6.装配联轴器时，切不可猛烈敲打，以免泵轴受力弯曲。7.装配好的水泵上的仪表、放气栓、注水漏斗、放水孔等螺孔均用丝堵堵住，进水口、出水口用木(铁)板固定封住，以防杂物进入泵体。三、多级离心式水泵的试运转1.试运转前的准备工作(1)清除机组附近有碍运转的任何物体。(2)检查电动机绕组的绝缘电阻，并要盘车检查转子转动是否灵活。(3)检查填料的松紧程度，并加足润滑脂。(4)检查各阀门是否灵活可靠。(5)进行电动机空转试验，检查电动机的旋转方向。2.试运转(1)装上并拧紧联轴器的连接螺栓。(2)用手转动联轴器，判明有无卡阻现象，然后可向泵内注水，关闭放气阀。(3)关闭排水阀门，启动电动机，当电动机达到额定转速时，再逐渐打开排水阀门向管路供水，以免水泵发热。在阀门关闭的情况下，运转时间不得超过3min。(4)水泵机组运转正常标志如下：1)运转平稳、均匀，声音正常。2)当排水阀门开到一定程度时，压力表指针应指示正常，不应有较大波动。3)排水流量应均匀，无间歇现象。4)滑动轴承的温度不应超过60℃，滚动轴承的温度不应超过70℃。5)填料和外壳不应过热，填料应完好，松紧合适，运行中应持续滴水。(5)试运转初期，应经常检查或更换滑动轴承润滑油，加油量不应大于轴承体内空间的2/3。(6)水泵停车前，先把排水阀门慢慢关闭，然后再停止电动机。第四节旋转零部件静平衡试验旋转的零部件只有在重心和旋转轴心线相重合时，才能正常工作。实际上这种精确的重合是很难达到的，往往由于结构上和制造上原因总是使重心和旋转轴心线不相重合，这就使零部件旋转时因偏心而存在不平衡质体，并由此产生惯性力。旋转零部件平衡试验的目的就是消除由于偏心而产生的惯性力。一、平衡试验的意义零部件在旋转中如果不平衡，就会产生振动，甚至引起共振，导致轴承的疲劳磨损加剧，并造成与其相关联的其他零件的损伤和损坏，甚至会使固定机械设备的基础遭到破坏。煤矿机械中高速旋转的零部件，如通风机叶轮、离心式水泵转子、电动机转子、高转速齿轮、联轴器及带轮等均需要进行平衡试验。二、静平衡试验的原理在一般情况下，零部件的不平衡总是表现为既静不平衡又动不平衡的，但是对于盘状零部件(即厚度b与直径d之比小于0.2的零件)，只需用静平衡试验加以平衡即可。找静平衡时，应该先测定零部件不平衡质体ΔG

的位置，然后在其相反方向上选择一个适当位置，加以一定重量的平衡重Q0

进行平衡。静平衡原理三、静平衡试验设备静平衡试验通常是在平行导轨式平衡架上进行的。平行导轨的断面有平刀形、棱柱形、梯形和圆形四种。平行导轨式平衡架1—平行导轨2—万能心轴3—转子平行导轨的断面形状a)平刀形b)棱柱形c)梯形d)圆形一般导轨工作面宽度可由下式确定：b=G/2d式中b———导轨工作面宽度，mm；

G———转子重量，N；

d———转子轴或心轴的直径，mm。平衡导轨的工作面长度不能少于轴颈周长的两倍，以便在试验时能使转子在导轨上滚动两圈。平行导轨两刀口的水平度和平行度误差不大于0.02mm/m。若平衡两端轴径不相等的转子，就需要采用滚动式平衡架。滚动式平衡架1—支座2—调节螺杆3—导向杆4—升降台5—转盘6—弹簧7—滚动轴承座8—滚动轴承9—转子10—三角支承11—转动轴四、静平衡试验的操作方法进行旋转零部件的静平衡试验时，可能会遇到以下两种情况：1.明显不平衡明显不平衡的转子这种情况可以用下列不等式表示：Gρ>Gμ或ρ>μ式中G———旋转零部件重量，N；

ρ———旋转零部件重心偏移量，mm；

μ———旋转零部件轴颈与导轨之间的滚动摩擦力臂，软钢对软钢μ=0.