800S80型雙吸離心泵端軸承故障應急排除的途徑及分析

付廷偉，李效龍

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

景電一期工程總干泵站共安裝800S80型雙吸離心泵16臺套，這種雙吸離心泵采用滑動軸承支撐方式，非泵聯(lián)側采用端軸承軸向定位。新安裝的或檢修后的雙吸離心泵投運累計4 000 h左右，引起端軸承溫升過高的主要原因是由于葉輪兩側泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)部間隙密封面不對稱磨蝕，造成葉輪兩側口環(huán)部泄漏量不平衡在葉輪兩側前蓋板上形成壓差產(chǎn)生的軸向力超過了端軸承額定承載力所致。通常的解決方案是，停機揭蓋檢修，修配泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)部間隙密封面，使葉輪兩側口環(huán)部密封面配合間隙和配合長度相等，使運行時產(chǎn)生的軸向力降到最小。

1 不揭蓋工況端軸承溫升過高故障排除途徑

1.1 雙吸離心泵端軸承的裝配結構

800S8 0型雙吸離心泵非泵聯(lián)側軸承體結構如圖1所示。為了平衡作用在葉輪上的軸向力，實現(xiàn)泵軸的軸向定位，在軸承體上設置了兩套單列向心球軸承作為端軸承。端軸承內(nèi)圈依靠軸肩和軸承螺母固定在泵軸上，采用螺栓聯(lián)接將端軸承外圈通過端蓋固定在軸承座端面上，軸承體與泵體采用螺栓聯(lián)接，實現(xiàn)了泵軸的軸向定位。

圖1 雙吸離心泵非泵聯(lián)側軸承結構示意圖

1.2 不揭蓋工況端軸承溫升過高故障排除途徑

解決端軸承溫升過高故障根本在于降低葉輪兩側口環(huán)部泄漏差，從而降低軸向力。通常作用在葉輪上的軸向力方向指向口環(huán)部泄漏量大的一側。不揭蓋工況下，葉輪兩側口環(huán)部密封間隙是無法改變的，只能改變密封長度以調(diào)整葉輪兩側口環(huán)部泄漏差。端軸承溫升過高故障工況有兩種。

工況1：軸向力指向泵聯(lián)側，可在端軸承與泵軸軸肩之間設軸承墊，組裝軸承體后，使泵軸向泵聯(lián)側位移，從而減小非泵聯(lián)側葉輪口環(huán)部密封長度，增加泄漏量，同時也等量增加泵聯(lián)側葉輪口環(huán)部密封長度，減小泄漏量，以降低泄漏差，降低軸向力。

工況2：軸向力指向非泵聯(lián)側，可在端蓋與軸承座端面之間設端蓋墊，在軸向力作用下泵軸向非泵聯(lián)側位移，從而增加非泵聯(lián)側葉輪口環(huán)部密封長度，減小泄漏量，同時也等量減小泵聯(lián)側葉輪口環(huán)部密封長度，增加泄漏量，以降低泄漏差，降低軸向力。

實際運行中，軸向力指向泵聯(lián)側時，軸向力上升到大于拖動電動機磁拉力但還沒有超過端軸承承載力工況下，電動機滑動軸承推力面已經(jīng)發(fā)熱造成溫升過高，雙吸離心泵端軸承溫升還在允許溫度內(nèi)。這種工況采用工況1方案解決。引起端軸承溫升過高故障以軸向力指向非泵聯(lián)側居多，這種工況采用工況2方案解決。

2 實驗觀測

查閱多年來景電一期工程年度灌溉報表，安裝有800S80型雙吸離心泵的景電一期工程總干泵站每年四月初開始春灌上水，經(jīng)過夏灌連續(xù)運行至九月初秋灌結束停機，十月初開始冬灌上水至十一月底結束停機，完成一個灌溉周期，進入冬季保溫和春季檢修期間，為來年上水作準備。

春夏秋雙吸離心泵連續(xù)運行時間在4 000 h左右，新安裝的或經(jīng)過春季檢修的雙吸離心泵運行初期各項技術指標是符合技術標準的。雙吸離心泵端軸承和電動機軸承溫度在45～60℃之間，隨著運行時間的累加，進入夏秋灌期間，黃河進入渾水期，含泥沙水質(zhì)加劇了雙吸離心泵的葉輪，泵體密封環(huán)等過流零部件磨蝕，由于材料質(zhì)量的差異，過流零部件不對稱磨蝕逐步顯現(xiàn)，葉輪兩側口環(huán)部泄漏量由平衡變?yōu)椴黄胶?，作用在葉輪上的軸向力開始顯現(xiàn)，隨著不對稱磨蝕的加劇，軸向力也在加劇，雙吸離心泵端軸承或者電動機軸承溫度逐步上升，加之夏秋季節(jié)最高環(huán)境溫度都在30～35℃之間，個別雙吸離心泵端軸承或者電動機軸承溫度接近運行規(guī)程允許最高值為70℃。超過這個值就會損壞軸承，造成事故。需要在極短時間內(nèi)排除故障。

2017年秋灌高峰期景電一期工程總干二泵站4號雙吸離心泵端軸承運行溫度達到70℃，逼迫停機。采用方案2，拆下雙吸離心泵非泵聯(lián)側軸承體端蓋，將制作好的厚度為3.5 mm的端蓋墊裝在端蓋上，端蓋墊材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)橡膠石棉板，多層端蓋墊之間，端蓋墊與端蓋之間抹上鈣基潤滑脂。檢查端軸承處于完好狀態(tài)，抹上鈣基潤滑脂，將裝上端蓋墊的端蓋裝在軸承體上，緊固連接螺栓。盤車檢查雙吸離心泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動靈活，應無卡阻現(xiàn)象。清除雙吸離心泵周圍檢修用具及材料，確認具備啟動狀態(tài)后，啟動雙吸離心泵機組，啟動運行正常后，用溫度計直接測量軸承體溫度變化并記錄。連續(xù)運行50 min后，端軸承運行溫度上升到65℃不再上升趨于平穩(wěn)運行，低于運行規(guī)程允許最高值70℃。端軸承運行溫度隨環(huán)境溫度升降在一個區(qū)間內(nèi)變化。白天溫度較高，晚上溫度較低。本次故障排除歷時約1.5 h。

2018年秋灌高峰期景電一期工程總干二泵站3號雙吸離心泵端軸承運行溫度達到69℃，采用方案2，停機后，設置厚度為4 mm的端蓋墊，啟動雙吸離心泵機組連續(xù)運行60 min左右，端軸承運行溫度上升到62℃趨于平穩(wěn)運行，低于運行規(guī)程允許最高值70℃。

需要注意的是，端蓋墊厚度選取以保證軸向力低于端軸承承載力但方向不變，使端軸承外圈始終與端蓋緊貼為宜，防止端蓋墊厚度過厚，軸向力處于雙向過渡狀態(tài)，引起泵軸擺動造成端蓋定位面和軸承座端面磨損。這種工況實踐中時有發(fā)生。

2017年秋灌高峰期景電一期工程總干二泵站5號電動機發(fā)生軸承溫度過高故障，采用方案1，停機后，依次拆下非泵聯(lián)側軸承體端蓋，軸承體上蓋，拆下端軸承，在端軸承與軸肩之間安裝制作好的軸承墊。軸承墊材料應為銅皮，內(nèi)徑應大于端軸承內(nèi)徑0.5 mm，外徑應小端軸承內(nèi)圈外徑0.5 mm，總厚度3.5 mm。檢查端軸承處于完好狀態(tài)，依次安裝端軸承及軸承螺母并緊固，鎖緊軸承螺母，依次安裝軸承體上蓋，端蓋，緊固連接螺栓。盤車檢查雙吸離心泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動靈活，應無卡阻現(xiàn)象。清除雙吸離心泵周圍檢修用具及材料，確認具備啟動狀態(tài)后，啟動雙吸離心泵機組，啟動運行正常后，用溫度計直接測量電動機軸承體溫度變化并記錄。連續(xù)運行60 min左右，軸承運行溫度上升到60℃趨于平穩(wěn)運行，低于運行規(guī)程允許最高值70℃。軸承運行溫度隨環(huán)境溫度升降在一個區(qū)間內(nèi)變化。白天溫度較高，晚上溫度較低。本次故障排除歷時約2 h。

以上方案在不同年份在景電一期工程總干一泵站，總干三泵站相應規(guī)格型號雙吸離心泵機組類似故障處理中得到應用。多年運行統(tǒng)計表明，采用不揭蓋排除方案檢修的雙吸離心泵機組，正常運行時數(shù)可達1 500 h左右，是一種較為適用的故障處理方案。

3 結語

對于揚黃灌溉工程，雙吸離心泵機組的完好率運轉(zhuǎn)率是確保季節(jié)性灌溉的關鍵。每逢夏秋灌高峰期，黃河含泥沙水質(zhì)加速了雙吸離心泵泵體密封環(huán)與葉輪口環(huán)部間隙密封面磨蝕，造成葉輪兩側口環(huán)部泄漏量不平衡而產(chǎn)生軸向力，引起端軸承溫升過高，被迫停機檢修不可避免，多年來運行管理實踐證明，不揭蓋排除故障方案是一個安全可靠有效的應急途徑。