CLZ系列水泵存在的問題與修理改進(jìn)

周愛光，宋海濤，畢國穩(wěn)

(1.91202部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125000 ；2.4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

CLZ系列水泵存在的問題與修理改進(jìn)

周愛光1，宋海濤2，畢國穩(wěn)2

(1.91202部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125000 ；2.4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

CLZ系列水泵應(yīng)用廣泛，但普遍存在軸承容易銹蝕損壞問題，影響裝備安全和可靠使用。文章通過對(duì)軸承損壞情況及原因分析，得出軸承銹蝕的原因是泵軸腔自身產(chǎn)生的冷凝水。提出了2套改進(jìn)方案，妥善解決了上述問題。

CLZ水泵；軸承銹蝕；原因分析；修理改進(jìn)

CLZ系列水泵是一種船用立式離心水泵，在海軍艦艇上應(yīng)用廣泛，主要用于艦艇總用泵、消防泵、艙底泵和空調(diào)冷凝泵等。近幾年，艦艇部隊(duì)反映該系列泵使用中滾動(dòng)軸承噪聲大、軸承銹蝕損壞普遍，新泵或更換了新軸承的泵，投入使用長則幾個(gè)月，短則幾周，軸承就銹蝕損壞，夏季潮濕天氣情況更嚴(yán)重。修理中發(fā)現(xiàn)，幾乎每臺(tái)泵軸承都銹蝕損壞，嚴(yán)重時(shí)軸承散架、鋼球銹蝕、磨損失圓。水泵雖不是艦艇中的重點(diǎn)裝備，但在艦艇各系統(tǒng)中擔(dān)任重要角色，一旦損壞影響裝備安全和可靠使用，裝備使用和管理部門對(duì)此反響強(qiáng)烈。為此，我們對(duì)該系列水泵問題進(jìn)行調(diào)查分析和技術(shù)攻關(guān)，提出合理的改進(jìn)方法，通過修理將問題圓滿解決。

1 水泵及軸承座結(jié)構(gòu)

CLZ系列水泵結(jié)構(gòu)如圖1所示，為立式倒置單支撐離心泵。電動(dòng)機(jī)置于泵的上部，電動(dòng)機(jī)軸插入泵軸中進(jìn)行傳動(dòng)，泵軸上只設(shè)計(jì)了一個(gè)支撐，另一個(gè)支撐由電動(dòng)機(jī)支撐來兼任。水泵結(jié)構(gòu)上分為進(jìn)水腔、泵水腔、排水腔和泵軸腔，泵軸腔下部設(shè)置了軸承座，安裝了1個(gè)普通的滾珠向心滾動(dòng)軸承。泵軸腔與大氣相通，與排水腔之間由1個(gè)形狀似漏斗的腔壁相隔。在泵軸腔與泵水腔之間設(shè)置了1套機(jī)械密封裝置，防止海水從泵水腔漏到泵軸腔。根據(jù)設(shè)計(jì)，泵軸腔是一個(gè)無水干燥的腔，因而此處的軸承沒有采取任何防水和防銹措施，只要求裝配時(shí)軸承上注入潤滑脂。

圖1 CLZ系列水泵結(jié)構(gòu)

2 軸承損壞情況及原因分析

檢查各故障水泵，發(fā)現(xiàn)都存在一個(gè)相同的問題，即泵軸腔底部有許多水存在，有的幾乎淹沒整個(gè)軸承，經(jīng)證明是無味的淡水。將泵分解后發(fā)現(xiàn)，軸承全部生銹，有些泵帶故障工作，軸承邊銹蝕邊磨損，最后導(dǎo)致軸承散架、鋼球磨損失圓。

從故障現(xiàn)象看，軸承生銹明顯是由于泵軸腔內(nèi)存水造成的。根據(jù)該泵的結(jié)構(gòu)以及水泵常見漏水原因來分析，泵軸腔內(nèi)的水可能來自于以下3條途徑。一是機(jī)械密封裝置泄漏，漏的應(yīng)該是海水；二是泵軸腔與排水腔或泵水腔之間的腔壁上存在裂縫、氣孔或砂眼，海水滲漏到泵軸腔，漏的也應(yīng)該是海水；三是機(jī)艙打掃衛(wèi)生用水沖洗，不慎沖到泵軸腔，一般為淡水。但經(jīng)過反復(fù)調(diào)查研究，均否認(rèn)了以上3種途徑。最終查明這水來自于泵軸腔自身的冷凝水。

通常水泵安裝在艦艇機(jī)艙內(nèi)，機(jī)艙的溫度一般要高于室外溫度，更高于海水溫度。當(dāng)泵工作時(shí)，泵軸腔內(nèi)大氣溫度與機(jī)艙溫度相同，而漏斗形腔壁上的溫度接近海水溫度，于是形成較大的溫差，根據(jù)大氣冷凝原理，大氣中的水蒸氣冷凝成水吸附在腔壁上，然后自上而下流到泵軸腔底部的軸承上。大氣濕度越大、泵軸腔與腔壁溫差越大，冷凝水產(chǎn)生越多。這一分析也印證了一種現(xiàn)象，即夏天天氣潮濕時(shí)，泵損壞得更快、更多，冬天故障相對(duì)較少。經(jīng)了解，北方夏季艦艇機(jī)艙溫度一般在35 ℃以上，空氣相對(duì)濕度70%～90%，根據(jù)濕空氣焓濕圖可查出此時(shí)的露點(diǎn)溫度約28 ℃，而我國北方近海海水表層溫度一般不會(huì)超過25 ℃，深層水溫更低，因此，夏季水泵表面有冷凝水是必然的。

3 改進(jìn)措施

原因分析清楚后，首先咨詢水泵生產(chǎn)廠家，證實(shí)問題的原因和性質(zhì)。生產(chǎn)廠家首先承認(rèn)該系列水泵確實(shí)存在上述問題，已接到多個(gè)用戶的反映，但目前還沒有好的解決辦法，如果問題嚴(yán)重可以拆除不裝此軸承。我們簡略分析了一下，如果不安裝軸承，泵軸僅靠電機(jī)軸來正位，泵葉輪密封環(huán)處設(shè)計(jì)有約0.30 mm的間隙，只能算支撐助正位，預(yù)計(jì)結(jié)果將使泵葉輪和泵軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中劃圈，產(chǎn)生異常振動(dòng)和響聲，加速水泵損壞。

鑒于上述情況,我們決定自己想辦法解決 ,利用豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)水泵自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因地制宜地提出了2套改進(jìn)方案。

3.1 改進(jìn)方案1

如圖2制作1個(gè)新軸承座，鑲接在原軸承位置上, 將軸承位置上移，并高于實(shí)際最高水位。這樣腔壁冷凝水匯集在泵軸腔底部，到不了軸承位置。此方案還需對(duì)泵軸進(jìn)行修改加工,如果仍采用原規(guī)格軸承，則要對(duì)泵軸上部軸頸進(jìn)行車削，強(qiáng)度會(huì)有所降低，故要改用大一號(hào)規(guī)格的軸承。另外，軸承位置上移使葉輪離支撐點(diǎn)較原位置遠(yuǎn)，泵軸對(duì)葉輪的約束力削弱，一定程度上增加了葉輪處振動(dòng)和機(jī)械密封泄漏的可能性，是否可行需實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖2 改進(jìn)方案1

3.2 改進(jìn)方案2

如圖3制作1個(gè)隔水套, 鑲接在軸承座上部，將軸承與泵軸腔分隔開，這樣腔壁冷凝水匯集在泵軸腔底部而流不到軸承位置。隔水套采用銅管制作,防止銹蝕。軸承座上部需鏜加工出1個(gè)鑲接圓槽，鑲接時(shí)為了密封和固定，應(yīng)輔助施以高強(qiáng)度粘接劑。水泵裝配完畢后，需將隔水套內(nèi)填滿潤滑脂，用于潤滑和隔絕冷凝水，并防止水泵在運(yùn)輸和裝船過程中雜物落入軸承內(nèi)。相對(duì)于方案1，方案2可維持原軸承規(guī)格和位置不變，基本結(jié)構(gòu)不變，對(duì)水泵沒有任何不良影響。

圖3 改進(jìn)方案2

4 試驗(yàn)驗(yàn)證和效果

2個(gè)方案同時(shí)實(shí)施進(jìn)行比較，改進(jìn)后裝于艦艇上做效用試驗(yàn)，2種方法改進(jìn)的水泵工作都正常，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合水泵說明書規(guī)定，并滿足各裝備系統(tǒng)使用要求，沒有異常振動(dòng)、響聲、發(fā)熱和泄漏等現(xiàn)象。然后在使用過程中跟蹤觀察兩年多，期間再?zèng)]發(fā)生軸承故障，工作可靠。直到2臺(tái)泵再次計(jì)劃修理，分解后泵軸和軸承光亮如新，無任何銹蝕現(xiàn)象。

考慮到方案1改變了軸承規(guī)格和軸承位置，鑲接的軸承座不如原結(jié)構(gòu)可靠，而且改進(jìn)工程量較大，不如方案2簡單，所以在后續(xù)的改進(jìn)中全部采用了方案2，并將改進(jìn)方法固定下來，編制成工藝技術(shù)文件。在之后的艦艇修理中如遇到該系列水泵，一律進(jìn)行強(qiáng)制性修理改進(jìn)，目前已作改進(jìn)的型號(hào)有50CLZ-4、65CLZ-6、 80CLZ-6等，改進(jìn)后再?zèng)]出現(xiàn)軸承故障。

5 結(jié)束語

水泵自身產(chǎn)生冷凝水的問題給了我們一個(gè)重要啟示，在船用設(shè)備設(shè)計(jì)制造、修理和使用中要充分考慮冷凝水因素，否則可能會(huì)引起各種故障或事故。

有些帶增壓器和空冷器的柴油機(jī)也存在類似問題。柴油機(jī)工作吸入新鮮空氣，先經(jīng)過渦輪增壓器，以增高空氣壓力，同時(shí)空氣溫度也隨之提高，然后再到空冷器冷卻，當(dāng)濕熱空氣遇到接近海水溫度的冷卻元件，產(chǎn)生了大量冷凝水(夏季潮濕天氣尤其嚴(yán)重)，并隨空氣帶入進(jìn)氣管，進(jìn)氣管內(nèi)逐漸積聚了大量冷凝水。這時(shí)要求管理人員經(jīng)常地排泄，若排泄不及時(shí)(遺忘或排泄閥堵塞沒發(fā)覺)，冷凝水進(jìn)入汽缸里，輕則使柴油機(jī)工作粗暴和敲缸，重則導(dǎo)致柴油機(jī)液壓沖擊的重大故障，個(gè)別甚至造成機(jī)毀事故。

CLZ serial pumps are widely used,but the common corrosion badly influences the safety and reliability of the equipments.Damage condition and cause of bearing are analyzed with the result of the condensated-water from its cavity.And two sets of plans are put forward,which solve the problem appropriately.

CLZ water-pump;bearing corrosion;cause analiysis;repair and improvement

周愛光(1962-)，男，遼寧新民人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事艦船修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.008

2016-10-14