多級離心泵定位軸承溫度超標的原因分析與處理

鄭銳鋒(洛陽三隆安裝檢修有限公司 河南 洛陽 471012)

泵是一種將原動機機械能順利轉變為運輸流體動能與壓力能的重要機械，擁有寬廣的功能范圍、工作溫度及介質抽送類型，因此隨處都能看見其運行，全國每年在泵上消耗的發電量為20%-25%。在各種類型的泵上，應用最廣的是離心泵，離心泵在運行過程中的可靠性與良好的性能十分關鍵。

一、多級離心泵基本工作原理與結構

1.多級離心泵基本工作原理

多級離心泵包括了吸入室、排出管、葉輪以及壓出室。當軸驅動葉輪迅速旋轉時，位于葉輪上的葉片致使流體發生旋轉，也就是葉片將會沿著周圍切線方向對流體實施做功，增加了流體的壓力能與動能。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擁有最高的壓力能與動能。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，途經壓出室、排出管、出口管道最終到達目的地。同時，由于慣性離心力的作用，由葉輪出口排出液體，在葉輪中心呈現真空的趨勢，也就是在葉輪中心出現低壓區，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一步流至葉輪中心。當葉輪連續旋轉時，葉輪中心連續吸入流體，通過葉輪外緣出口排出，促使離心泵對流體連續進行輸送。

2.多級離心泵基本結構

經常使用的多級離心泵基本結構包括水平剖分式和節段式兩種。水平剖分式的結構特點是通過軸心的水平剖分面上下泵體進行對接，在下部泵殼體上鑄造進出口管和蝸殼，維護檢修也十分便利，維修過程中能夠直接將泵的上殼體取下。節段式的結構特點是由一個在擴壓器殼體內的葉輪構成每一級，采用螺栓與穿桿及隔板進行連接，通過串聯方式將各級與穿桿進行固定，優點是抗高壓以及不容易發生泄漏。但是在維修過程中需要對進出口管道進行拆卸，這一操作具有較大難度。通常認為，水平剖分式多級泵要好于節段式多級泵。吸入室結構，水平剖分式多級泵通常使用半螺旋形，節段式多級泵則是使用圓環形。而每級葉輪的壓出室，由于制造蝸殼十分方便、轉化液體動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構；但是由于蝸殼屬于不對稱的形狀，容易造成軸彎曲，使用蝸殼僅限于節段式多級泵的首尾兩段，而中段則通過導流裝置實行一級葉輪與次級葉輪之間轉化能量。

二、多級離心泵定位軸運行溫度超標狀況

某廠在安裝調試多級離心泵定位軸時，正常啟動之后幾分鐘，排端軸承迅速升溫，定位軸承已經出現冒煙，發出異常聲音。操作人員立刻停止操作，通知維護人員拆卸檢查，發現定位軸承已經發生了壞損，軸也燒至泛藍。從多級離心泵運行角度進行分析，在操作過程中軸承最高溫度為85℃，通常在60℃左右運行，因此這一工藝中，在25℃的環境溫度下，檢測到軸承箱兩端表面溫度達到了70℃，已經超標，應當果斷進行處理。

三、多級離心泵定位軸溫度超標的原因

針對該多級離心泵定位軸溫度超標問題，我們對前后端軸承箱進行拆解檢查。

1.該泵定位軸承型號為：31312Q/DF，屬于圓錐推力滾子軸承；軸承箱采用油霧潤滑與稀油潤滑組合潤滑，并且潤滑軸承箱中油位充足，放出的潤滑油清澈透亮，沒有乳化，可以排除因潤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，復查轉子竄量，發現轉子定位有問題，流道中心偏了2mm。

3.測量平衡鼓與平衡套配合間隙，發現該徑向間隙已超標，實測值為0.9mm，泵隨機資料給定間隙為0.5mm。

通過以上拆檢中發現的問題，經分析可以確定，造成該軸承迅速溫升的原因為：

1.軸承定位不當，致使轉子流道中心發生偏移，造成軸向力不平衡。

2.該泵介質中呈酸性，長時間運轉導致平衡鼓腐蝕磨損，從而使平衡鼓和平衡套配合間隙發生變化，導致末級向平衡室漏液嚴重，導致平衡鼓不能正常平衡軸向力。

四、多級離心泵定位軸承溫度超標處理

根據已確定的原因，對該泵進行如下處理。

1.修復平衡鼓。通過激光熔覆的技術，對磨損腐蝕的平衡鼓進行修復，平衡套未做處理，以平衡套內孔尺寸為基準，車削修復后的平衡套，使其與平衡套的配合間隙符合標準。

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

3.試運行。運行中定位端軸承箱溫度正常，泵運行平穩，振動值也符合標準，沒有再出現溫度超標的情況。

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

多級離心泵軸向力的平衡措施包括：對稱布置葉輪、利用平衡鼓裝置、平衡盤裝置以及組合等。對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殘余軸向力進行承受，多級離心泵較多的是通過具備自行調節整軸向力作用的平衡盤對軸向力積極平衡。在多級泵的平衡盤以及平衡鼓等裝置進行設計時，必須配備適合的平衡管路，才能促使軸向力平衡裝置達到設計要求。在多級泵的軸承溫度超標、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、平衡能力無法達到要求造成的。

此外還可以采取的措施包括：1擴大平衡管內徑，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一步對過流造成影響。

結論

為了能夠正常使用多級離心泵，并且促使其穩定工作，需要從設計、應用、養護以及維修等各個方面對離心泵特殊性、溫度超標等問題積極考慮，不斷總結教訓經驗，勇于創新，促使離心泵實現最佳的運行狀態。

[1]崔巍.多級離心泵輸送渣漿時的軸向力分析及技術改進[J].煤炭學報，2009，(1).

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