BQ-03型給水泵前置泵軸承溫度高原因分析與處理

王志鴻

（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

BQ-03型給水泵前置泵軸承溫度高原因分析與處理

王志鴻

（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

針對大唐太原第二熱電廠12號、13號機組汽動給水泵前置泵長期存在驅(qū)動端軸承溫度偏高（高于70℃）問題，分析、研究找出了溫度高的原因為軸承室冷卻面積不足，潤滑油位失真，制定了驅(qū)動端軸承室結(jié)構(gòu)改進、有效保持潤滑油油位位于最佳位置附近、定期觀察油質(zhì)等措施，實施后給水泵前置泵驅(qū)動端軸承溫度降至50℃以下，各項指標達到了運行規(guī)程要求。

給水泵前置泵；軸承；冷卻面積；油位失真

0 引言

大唐太原第二熱電廠12號、13號機組所配的汽動給水泵前置泵為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的BQ-03型水平中開臥式離心泵，轉(zhuǎn)速1 493 r/min。驅(qū)動端為1盤22315E單列向心短圓柱滾子軸承，自由端為2盤575Q/572Q單列圓錐滾子軸承。采用雙吸不完全對稱葉輪，軸向力由自由端軸承承受，指向驅(qū)動端。驅(qū)動端軸承運行時承受徑向力。軸承采用32號汽輪機油進行油浴潤滑，潤滑油由輔機冷卻水通過軸承室自帶鑄管冷卻器進行冷卻，油位保持在油窗1/2，軸承體采用骨架油封進行密封。冷卻水采用閉式循環(huán)水，入口溫度保持在25～30℃之間，回水溫度在27～32℃之間。按照運行規(guī)程規(guī)定，前置泵軸承報警溫度為80℃，達到90℃時跳閘。

1 BQ-03型前置泵驅(qū)動端軸承溫度偏高問題

自2014年11月12號、13號機組投產(chǎn)以來，該型前置泵驅(qū)動端軸承溫度長期保持在65～72℃之間，采取外部強制冷卻后軸承溫度可保持在55～63℃之間。并于2016年1月13號機A前置泵因驅(qū)動端軸承溫度高，保護動作跳閘。經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)軸承、冷卻水系統(tǒng)存在問題，更換潤滑油后，重新啟動后驅(qū)動端軸承溫度保持在70℃左右，檢查軸承聲音、振動值合格。在采取軸承室外小流量直接水冷方式進行冷卻后，軸承溫度降至55～60℃之間。

在隨后12號機組檢查性大修中，對該型2臺前置泵進行了解體檢查。檢查測量軸承游隙正常、軸承內(nèi)外圈滾道、保持架、滾子表面光滑、完整未發(fā)現(xiàn)異常；聯(lián)軸器中心符合要求，泵軸無彎曲，軸承體無磨損，與軸承配合間隙符合要求。更換軸承后，2臺前置泵運行正常，驅(qū)動端軸承溫度偏高現(xiàn)象無改善，采取軸承體表面冷卻水強制冷卻方式，保持軸承溫度在55℃附近運行。

2 給水泵前置泵驅(qū)動端軸承溫度高原因分析

2.1 原因分析

一般情況下，水泵軸承溫度高的可能由下列原因引起。

a）軸承室內(nèi)油位過低，使進入軸承油量減少。

b）潤滑油油質(zhì)不合格，油中進水、進雜質(zhì)或乳化變質(zhì)，軸承磨損導(dǎo)致溫度升高。

c）軸承潤滑油冷卻水管路不暢，冷卻能力不足。

d） 軸承游隙偏小。

e） 軸承損壞。

2.2 原因排查

針對上述原因逐項進行了排查。

該泵軸承采用油浴潤滑，要求潤滑油位處于軸承最下部滾動體中線位置，如油位過低會使進入軸承的油量減少，不利于軸承潤滑和軸承散熱；油位過高，由于攪拌作用加劇，會造成潤滑油油溫升高，并易將軸承室底部沉淀雜質(zhì)帶起，導(dǎo)致油質(zhì)變差。在該廠運行規(guī)程中規(guī)定，油位保持在油窗中線位置。在前述13號A前置泵因驅(qū)動端軸承溫度高，保護動作跳閘后，對軸承進行檢查過程中，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端軸承運行中顯示油位與停泵后實際油位存在偏差，實際油位低于顯示油位，存在油位失真現(xiàn)象。造成油位偏差原因為該泵采用油浴潤滑，加之頂部加油孔螺絲擰緊后形成封閉腔室，軸承滾動過程中的攪拌作用和鼓風(fēng)作用，使?jié)櫥脱剌S承旋轉(zhuǎn)方向波動，導(dǎo)致油窗顯示油位失真；設(shè)備運行一段時間后，油質(zhì)變差造成油窗表面被污染，油位觀察不準確；兩者導(dǎo)致實際油位偏低，造成軸承潤滑不良，溫度升高。

該泵潤滑油位于軸承室油池內(nèi)，無循環(huán)過濾裝置，在軸承運行一段時間后，潤滑油顏色變深，對更換出的潤滑油進行過濾，濾紙上有細微金屬粉末。對于軸承的正常磨損，雖然潤滑正常，但由于滾動軸承的運動都伴有微小滑動，所受負荷也總有一定波動，因而潤滑可以延緩磨損但實際不能避免兩界面的固體接觸[1]，導(dǎo)致軸承磨損產(chǎn)生金屬微粒，而金屬微粒又會破壞潤滑油膜，加劇磨損。在運行過程中，由于高溫氧化、軸承磨損等原因會造成潤滑油油質(zhì)變差，導(dǎo)致軸承溫度升高。

該泵自由端軸承在運行中承受徑向力和軸向推力，長年運行溫度保持在48～54℃之間。驅(qū)動端軸承運行時只承受轉(zhuǎn)子重量和旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的徑向力，受力小于自由端軸承，在不進行外部冷卻時驅(qū)動端軸承溫度長期保持在65～72℃之間。兩者均在軸承室自帶口部直徑為3/4時，長度為200 mm左右鑄管型冷卻器進行冷卻，如圖1所示，采用閉式循環(huán)水作為冷卻水，隨季節(jié)變化，冷卻水入口溫度保持在25～30℃之間，通過前置泵軸承室后回水溫度在27～32℃之間，冷卻水壓力0.3 MPa，兩者共用一趟來水管和回水管，各自回水管道流動指示正常。兩者差異部分表現(xiàn)為，由于軸承室油池部分軸向長度不同，自由端鑄管冷卻器（位于油池中下部）與潤滑油接觸面積及油池潤滑油量為驅(qū)動端軸承室鑄管冷卻器（位于油池邊緣）與潤滑油接觸面積和潤滑油量的2倍。說明驅(qū)動端軸承鑄管冷卻器冷卻面積不足，造成冷卻效果差。

圖1 前置泵軸承室鑄管冷卻器示意圖

2016年2臺機組檢查性大修過程中，解體全部該型前置泵檢查未發(fā)現(xiàn)泵軸晃度超標現(xiàn)象，軸承未見損壞現(xiàn)象，測量軸承內(nèi)外圈與泵軸及軸承體配合間隙符合要求，各軸承游隙符合說明書規(guī)定。啟動后各軸承振動值≤0.03 mm。在運行中測量軸承體與泵體接觸部位溫度在73～80℃之間，泵軸溫度在60℃左右，泵體和軸對軸承和軸承室傳熱作用明顯，泵軸溫度高一方面對軸承傳熱，一方面影響軸承內(nèi)圈散熱，造成軸承內(nèi)圈膨脹量加大，可導(dǎo)致軸承徑向游隙變小[2]，軸承溫度升高。

2.3 給水泵前置泵驅(qū)動端軸承溫度高

a）驅(qū)動端軸承室自帶鑄管冷卻器冷卻面積不足，冷卻效果差，導(dǎo)致軸承溫度高。

b）由于存在油窗油位顯示失真現(xiàn)象，從而導(dǎo)致運行中存在補油不及時，油位偏低，軸承潤滑不良問題，造成軸承溫度高。

c）補油脂制度不完善，運行中油質(zhì)變差未能及時更換潤滑油，影響軸承溫度升高。

d）外部傳熱，影響軸承游隙發(fā)生變化。

3 BQ-03型前置泵驅(qū)動端軸承溫度偏高解決方案

根據(jù)以上分析結(jié)果，采取了對驅(qū)動端軸承室結(jié)構(gòu)進行改進，加裝恒位油杯自動補油器，完善軸承油質(zhì)監(jiān)測、更換周期和給油脂標準。

驅(qū)動端軸承室結(jié)構(gòu)改進，在不改變驅(qū)動端軸承室外部尺寸和內(nèi)部軸承安裝部位尺寸的情況下，將軸承室內(nèi)鑄管式冷卻器改為環(huán)形冷卻水室；如圖2所示，冷卻水進出方向，由從軸承室左側(cè)進入，右側(cè)流出改為了從軸承室下部進入，從頂部流出。一方面使冷卻水室與潤滑油接觸面積加大了一倍左右，另一方面對軸承室殼體的冷卻面積提高了7～8倍，有力地改善了對軸承的冷卻效果。

圖2 改造后軸承室環(huán)形冷卻水室結(jié)構(gòu)圖，mm

為保證軸承室油位真實可靠，提高補油能力，有效保持潤滑油油位位于最佳位置附近，避免由于潤滑油量不足，造成軸承溫度高和軸承損壞，威脅機組安全穩(wěn)定運行。在原油窗位置安裝恒位油杯自動補油器，并調(diào)整油位，使之與軸承最下部滾動體中線相吻合。將頂部加油孔封頭螺釘更換為手動排氣閥，并處于開啟位置，使軸承室內(nèi)部與外部壓力平衡。

為保證軸承室內(nèi)潤滑油油質(zhì)符合要求，嚴格檢修工藝，確保軸承安裝過程中軸承室內(nèi)部干凈無雜物、碎屑。在設(shè)備運行過程中，定期觀察油質(zhì)。在機組停機時，按照給油脂標準和油質(zhì)檢查結(jié)果，及時補充或更換合格潤滑油。

4 改造后情況

在2016年和2017年機組檢修過程中先后對13號機組和12號機組前置泵驅(qū)動端軸承體進行了更換，加裝了恒位油杯自動補油器和頂部手動排氣閥。運行中，驅(qū)動端軸承溫度保持在44～49℃之間，振動值優(yōu)秀，徹底解決了該型前置泵驅(qū)動端軸承溫度高的問題。

5 結(jié)束語

對于未采用油循環(huán)潤滑的汽動給水泵前置泵，由于輸送介質(zhì)溫度高，傳熱明顯，為保證軸承冷卻效果，降低軸承運行溫度。在計算軸承冷卻水量時要全面考慮泵體傳熱、軸承自身產(chǎn)生熱量，冷卻水溫度，合理進行計算，保證足夠冷卻能力富裕量；同時采取可靠措施，保證軸承潤滑油油質(zhì)合格、液位合理、潤滑良好，對于改善汽動給水泵前置泵驅(qū)動端軸承溫度高有明顯效果。

[1] 于群，齊富民，聞天苑，主編.最新軸承設(shè)計與技術(shù)規(guī)范、故障診斷實務(wù)全書 [M].北京：當(dāng)代中國音像出版社，2005：2014.

[2] 聞邦椿，主編.機械設(shè)計手冊第3卷機械零部件設(shè)計（軸系、支承與其他）：第五版 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2010：14-59.

Analysis of High Bearing Temperature of BQ-03 Booster Pump of Feed Water Pump and Its Treatment

WANG Zhihong
（Datang Taiyuan No.2 Thermal Power Plant,Taiyuan,Shanxi030041,China）

The bearing temperature at the driver end of booster pump of No.13 and No.12 units in Datang Taiyuan No.2 Thermal Power Plant has been higher for a longtime(higher than 70℃).Through analysis and research,it is identified that the reason is insufficient cooling area for bearing chamber and oil level inaccuracy.In view of the problems above,measures have been carried out,including bearing chamber reformation,keeping the oil level at the most appropriate position and observing oil quality regularly.After the implementation,the bearing temperature has dropped to below 50℃,and all the indicators meet the requirements of the regulations for operation.

booster pump offeed-water pump;bearing;coolingsurface;oil level inaccuracy

TM621.7

A

1671-0320（2017）06-0070-03

2017-08-10，

2017-11-13

王志鴻（1972），男，山西太原人，2002年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校電廠熱能動力專業(yè)，工程師，技師，從事電廠汽機檢修管理工作。