采油平臺節(jié)段多級離心泵排除軸承高溫

鞠兆剛 劉志偉

摘要：采油平臺節(jié)段式多級離心泵使用一定周期后非驅動端角接觸軸承溫度遞進式升高不能正常使用，以往的維修手段難以解決高溫現象，通過對離心泵的內部結構及故障現象的分析，快速判斷并排除造成軸承高溫的現象。

關鍵詞：節(jié)段多級離心泵;軸承;平衡轂;平衡套;軸向力

一、概述

采油平臺節(jié)段式多級離心泵軸承高溫是常見故障，某種情況下更換軸承、更換潤滑油常規(guī)的檢修方法無法解決其高溫狀態(tài)，通過對非驅動端一對角接觸軸承高溫的位置判定軸向力的方向，并通過調整平衡轂與平衡套的間隙徹底解決軸承高溫的現象。

二、故障現象描述

某平臺節(jié)段式多級離心泵在運行至1年后，非驅動端軸承溫度逐漸臨近80℃報警值（關斷值為85℃），通過對軸承箱解體，發(fā)現非驅動端一對角接觸軸承最后一盤軸承由于高溫變色;

三、故障分析：

節(jié)段式多級離心泵的軸向平衡：從末級出來的帶有壓力的液體，經過平衡套徑向間隙流入平衡轂前的空腔中，空腔處于高壓狀態(tài)。平衡轂后有平衡管與泵入口相連，其壓力近似為入口壓力。這樣平衡轂兩側壓力不相等，因而也就產生了向后的軸向推力，即平衡力。

平衡力與軸向力相反，因而自動地平衡了葉輪的軸向推力。當葉輪的軸向推力大于平衡轂的力時，泵轉子就會向入口側移動，并由于慣性的作用，這種移動并不會立即停止在平衡位置上，而是要超出限度，引起平衡轂軸向間隙過量減小，使泄漏量減少，平衡轂前空腔的壓力升高，于是平衡轂上平衡力增加，并超過葉輪的軸向推力，把轉子又拉向出口側。同樣這個過程是有慣性的，使平衡轂的軸向間隙增大，引起平衡力小于軸向推力，轉子又向入口側移動，重復上述過程。這個過程是自動的，在泵工作時，轉子始終是在某一平衡位置上這樣軸向竄動著，不過竄動量極小，從外觀上很難看出來。

平衡轂與平衡套軸向端面間隙保障的情況下，非驅動端成對角接觸軸承僅僅承受較弱的殘余軸向力，當平衡轂與平衡套軸向端面經長期運行，磨損逐步增加;平衡轂為了尋求平衡，在平衡轂與平衡套軸向間隙逐步磨損的情況下，會因軸向力的作用，轉子逐步向吸入側移動，當磨損間隙加大的同時軸向力同樣加大，超出成對角接觸軸承的軸向承載力，軸承軸向磨摩擦力加大，易造成軸承高溫或燒結。

四、故障判斷

1、通過軸承的安裝圖片（a）和軸承高溫位置（b）顯示，軸向力指向吸入側，從而驗證了由于平衡轂與平衡套軸向間隙磨損所致;

2、運行記錄顯示軸承是隨著使用周期而逐步升溫狀態(tài)，說明平衡轂與平衡套軸向端面磨損間隙是逐步磨損導致軸承逐步升溫。

五、故障排除

1、拆除非驅動端軸承箱及內部附件;

2、拆除機械密封及軸承懸架;

3、拆除平衡轂、拉出平衡套;

4、平衡轂及平衡套軸向端面磨損，可采用三種維修方案

4.1、平衡轂及平衡套更換新備件;

4.2、平衡轂及平衡套軸向端面進行修復，恢復原始尺寸;

4.3、平衡轂及平衡套軸向端面進行車削處理;

因生產緊迫，最終優(yōu)選兩零件軸向端面進行車削處理，表面粗糙度1.6μm;

5、兩部件經車削后，因部件軸向長度已經變動，需對平衡套背面補償鋼墊，在平衡套與平衡鼓軸向端面完全貼合狀態(tài)下，為轉子總竄的一半，允許偏差±0.5mm;

6、依次回裝軸承懸架、軸承箱及內部附件，成對角接觸軸承安裝后，轉子向吸入側推至極限，保障平衡轂和平衡套軸向端面間隙為0.04～0.08mm，成對角接觸軸承在軸承室內的竄動量為0.12～0.18mm;

六、試驗

組裝完畢并恢復所有附件，進行試泵，運轉6小時軸承溫度恒定至45℃，連續(xù)運行72小時溫度無明顯變化，問題得到解決。

七、結論

泵類設備軸承高溫屬于常見故障，必須對高溫現象深入分析，以此案例，通過軸承高溫的位置以及設備的工作原理及內部構造，快速找出真因排除故障，保障采油平臺設備的安全可靠運行。

（作者單位：中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司）