多級(jí)離心泵定位軸承溫度超標(biāo)的原因分析與處理

鄭銳鋒(洛陽三隆安裝檢修有限公司 河南 洛陽 471012)

泵是一種將原動(dòng)機(jī)機(jī)械能順利轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)輸流體動(dòng)能與壓力能的重要機(jī)械，擁有寬廣的功能范圍、工作溫度及介質(zhì)抽送類型，因此隨處都能看見其運(yùn)行，全國(guó)每年在泵上消耗的發(fā)電量為20%-25%。在各種類型的泵上，應(yīng)用最廣的是離心泵，離心泵在運(yùn)行過程中的可靠性與良好的性能十分關(guān)鍵。

一、多級(jí)離心泵基本工作原理與結(jié)構(gòu)

1.多級(jí)離心泵基本工作原理

多級(jí)離心泵包括了吸入室、排出管、葉輪以及壓出室。當(dāng)軸驅(qū)動(dòng)葉輪迅速旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于葉輪上的葉片致使流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，也就是葉片將會(huì)沿著周圍切線方向?qū)α黧w實(shí)施做功，增加了流體的壓力能與動(dòng)能。在葉輪出口的外緣周圍，由于具備圓周切線最高速度，因此該位置的液體將會(huì)擁有最高的壓力能與動(dòng)能。在慣性離心力與壓力差的共同影響下，在葉輪出口外緣排出液體，途經(jīng)壓出室、排出管、出口管道最終到達(dá)目的地。同時(shí)，由于慣性離心力的作用，由葉輪出口排出液體，在葉輪中心呈現(xiàn)真空的趨勢(shì)，也就是在葉輪中心出現(xiàn)低壓區(qū)，通過吸入段壓力帶來的影響，吸入管中的液體通過吸入室進(jìn)一步流至葉輪中心。當(dāng)葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪中心連續(xù)吸入流體，通過葉輪外緣出口排出，促使離心泵對(duì)流體連續(xù)進(jìn)行輸送。

2.多級(jí)離心泵基本結(jié)構(gòu)

經(jīng)常使用的多級(jí)離心泵基本結(jié)構(gòu)包括水平剖分式和節(jié)段式兩種。水平剖分式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是通過軸心的水平剖分面上下泵體進(jìn)行對(duì)接，在下部泵殼體上鑄造進(jìn)出口管和蝸殼，維護(hù)檢修也十分便利，維修過程中能夠直接將泵的上殼體取下。節(jié)段式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由一個(gè)在擴(kuò)壓器殼體內(nèi)的葉輪構(gòu)成每一級(jí)，采用螺栓與穿桿及隔板進(jìn)行連接，通過串聯(lián)方式將各級(jí)與穿桿進(jìn)行固定，優(yōu)點(diǎn)是抗高壓以及不容易發(fā)生泄漏。但是在維修過程中需要對(duì)進(jìn)出口管道進(jìn)行拆卸，這一操作具有較大難度。通常認(rèn)為，水平剖分式多級(jí)泵要好于節(jié)段式多級(jí)泵。吸入室結(jié)構(gòu)，水平剖分式多級(jí)泵通常使用半螺旋形，節(jié)段式多級(jí)泵則是使用圓環(huán)形。而每級(jí)葉輪的壓出室，由于制造蝸殼十分方便、轉(zhuǎn)化液體動(dòng)能為壓力能具有較高的效率，一般水平剖分式多采用蝸殼機(jī)構(gòu)；但是由于蝸殼屬于不對(duì)稱的形狀，容易造成軸彎曲，使用蝸殼僅限于節(jié)段式多級(jí)泵的首尾兩段，而中段則通過導(dǎo)流裝置實(shí)行一級(jí)葉輪與次級(jí)葉輪之間轉(zhuǎn)化能量。

二、多級(jí)離心泵定位軸運(yùn)行溫度超標(biāo)狀況

某廠在安裝調(diào)試多級(jí)離心泵定位軸時(shí)，正常啟動(dòng)之后幾分鐘，排端軸承迅速升溫，定位軸承已經(jīng)出現(xiàn)冒煙，發(fā)出異常聲音。操作人員立刻停止操作，通知維護(hù)人員拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)定位軸承已經(jīng)發(fā)生了壞損，軸也燒至泛藍(lán)。從多級(jí)離心泵運(yùn)行角度進(jìn)行分析，在操作過程中軸承最高溫度為85℃，通常在60℃左右運(yùn)行，因此這一工藝中，在25℃的環(huán)境溫度下，檢測(cè)到軸承箱兩端表面溫度達(dá)到了70℃，已經(jīng)超標(biāo)，應(yīng)當(dāng)果斷進(jìn)行處理。

三、多級(jí)離心泵定位軸溫度超標(biāo)的原因

針對(duì)該多級(jí)離心泵定位軸溫度超標(biāo)問題，我們對(duì)前后端軸承箱進(jìn)行拆解檢查。

1.該泵定位軸承型號(hào)為：31312Q/DF，屬于圓錐推力滾子軸承；軸承箱采用油霧潤(rùn)滑與稀油潤(rùn)滑組合潤(rùn)滑，并且潤(rùn)滑軸承箱中油位充足，放出的潤(rùn)滑油清澈透亮，沒有乳化，可以排除因潤(rùn)滑不良引起的軸承溫升過高。

2.拆除前后端軸承箱與后端密封腔，并拆卸平衡鼓，復(fù)查轉(zhuǎn)子竄量，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子定位有問題，流道中心偏了2mm。

3.測(cè)量平衡鼓與平衡套配合間隙，發(fā)現(xiàn)該徑向間隙已超標(biāo)，實(shí)測(cè)值為0.9mm，泵隨機(jī)資料給定間隙為0.5mm。

通過以上拆檢中發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)分析可以確定，造成該軸承迅速溫升的原因?yàn)椋?/p>

1.軸承定位不當(dāng)，致使轉(zhuǎn)子流道中心發(fā)生偏移，造成軸向力不平衡。

2.該泵介質(zhì)中呈酸性，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致平衡鼓腐蝕磨損，從而使平衡鼓和平衡套配合間隙發(fā)生變化，導(dǎo)致末級(jí)向平衡室漏液嚴(yán)重，導(dǎo)致平衡鼓不能正常平衡軸向力。

四、多級(jí)離心泵定位軸承溫度超標(biāo)處理

根據(jù)已確定的原因，對(duì)該泵進(jìn)行如下處理。

1.修復(fù)平衡鼓。通過激光熔覆的技術(shù)，對(duì)磨損腐蝕的平衡鼓進(jìn)行修復(fù)，平衡套未做處理，以平衡套內(nèi)孔尺寸為基準(zhǔn)，車削修復(fù)后的平衡套，使其與平衡套的配合間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.更換前后端的機(jī)械密封及軸承。在裝配后端定位軸承時(shí)，通過調(diào)整定位套的軸向尺寸，重新調(diào)整了轉(zhuǎn)子的軸向位置，使轉(zhuǎn)子處于流道中心。

3.試運(yùn)行。運(yùn)行中定位端軸承箱溫度正常，泵運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)值也符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有再出現(xiàn)溫度超標(biāo)的情況。

通過以上實(shí)例可以看出，多級(jí)泵軸承溫度超標(biāo)的主要原因是軸向力無法正常平衡，從而導(dǎo)致軸承溫度高。所以解決多級(jí)離心泵軸承溫度高主要從平衡軸向力的角度出發(fā)。

多級(jí)離心泵軸向力的平衡措施包括：對(duì)稱布置葉輪、利用平衡鼓裝置、平衡盤裝置以及組合等。對(duì)稱布置葉輪或者采用平衡鼓裝置，無法完全平衡軸向力，還需要安裝定位軸承對(duì)殘余軸向力進(jìn)行承受，多級(jí)離心泵較多的是通過具備自行調(diào)節(jié)整軸向力作用的平衡盤對(duì)軸向力積極平衡。在多級(jí)泵的平衡盤以及平衡鼓等裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須配備適合的平衡管路，才能促使軸向力平衡裝置達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在多級(jí)泵的軸承溫度超標(biāo)、燒毀軸承的事故中，不少原因都是由于平衡管過流面積較小、損失管路阻力較大、平衡能力無法達(dá)到要求造成的。

此外還可以采取的措施包括：1擴(kuò)大平衡管內(nèi)徑，增加過流面積。2拆除原來平衡管上的閥門。3盡可能增大平衡管彎曲位置的圓弧半徑防止圓弧處截面形成偏圓進(jìn)一步對(duì)過流造成影響。

結(jié)論

為了能夠正常使用多級(jí)離心泵，并且促使其穩(wěn)定工作，需要從設(shè)計(jì)、應(yīng)用、養(yǎng)護(hù)以及維修等各個(gè)方面對(duì)離心泵特殊性、溫度超標(biāo)等問題積極考慮，不斷總結(jié)教訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新，促使離心泵實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

[1]崔巍.多級(jí)離心泵輸送渣漿時(shí)的軸向力分析及技術(shù)改進(jìn)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，(1).

[2]王偉.多級(jí)離心泵常見故障分析與維修[J].石油化工設(shè)備，2009，(1).