長軸液下泵運行可靠性能的探討

鄢 煒

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢 430000）

長軸液下泵運行可靠性能的探討

鄢 煒

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢 430000）

對某污水處理裝置長軸液下泵使用過程中出現的故障進行分析及解決，結合機泵制造安裝及使用情況分析，對長軸液下泵運行的可靠性提出幾點看法，更好地保證機泵的穩定長周期運行。

長軸液下泵；故障；分析

液下泵與傳統的臥式離心泵相比，它具有許多優點。如：立式安裝，占地面積小，可以直接安裝在槽罐、水池上等，減少了基建成本；葉輪浸在介質中，啟動時無需灌泵，較方便實行自動控制；介質泄漏回到原介質中，泄漏相對較安全等。因此，在石油石化、冶金、電廠及環保等行業中得到了廣泛應用[1]。但是其缺點也較為突出：懸臂軸過長，電機在液面上，泵輪在液面下，長軸連接，有的多達幾段軸。由于軸過長，導致擺動幅度放大，維護頻率較高且維護和檢修比較麻煩。下面針對某污水裝置長軸液下泵使用過程中遇到的故障問題提出解決措施，探討長軸液下泵運行的可靠性。

1 長軸液下泵結構參數

某污水處理裝置有各種型號立式長軸液下泵共20臺，對四種參數不同的機泵運行情況進行分析，參數如下。其典型結構為：泵部分由安裝底板上部的脂潤滑滾動軸承部件定位，液下的泵殼體由多段支撐管相連接。泵轉子主要由葉輪、泵軸、剛性聯軸器、傳動軸等組成。泵轉子由多個導軸承徑向定位。立式電機通過電機支座安裝在泵軸承支座上方。泵軸與電機軸由彈性聯軸器聯接。

1）上清液輸送泵3400-P-3002，型號125NWY200-40，鎮江正漢泵業有限公司制造，流量250m3/h，揚程30m，轉速2920r/min，軸長約5.3m（共三根軸），泵軸支撐導軸為滾動軸承，止推軸承為向心角接觸圓柱軸承，軸承潤滑為脂潤滑。

2）外排泵3410-P-8012，型號YLC150-250-5000，沈陽國特隆泵業制造，流量285m3/h，揚程60m，轉速2 950r/min，軸長約5m（共三根軸），泵軸支撐導軸承為滑動軸承，共5個，止推軸承為成對向心角接觸球軸承，導軸承采用介質自沖洗潤滑，止推軸承采用脂潤滑。

3）反洗排水泵3410-P-8011，型號YLC50-160-4500，沈陽國特隆泵業制造，流量30m3/h，揚程30m，轉速2 950r/min，軸長約4.5m（共二根軸），泵軸支撐導軸承為滑動軸承，止推軸承為成對向心角接觸球軸承，導軸承采用介質自沖洗潤滑，止推軸承采用脂潤滑。

4）污油泵3400-P-3001，型號65NWY25-30，鎮江正漢泵業有限公司制造，流量30m3/h，揚程20m，轉速1 450r/min，軸長約5.4m（共三根軸），泵軸支撐導軸為滾動軸承，軸承潤滑為脂潤滑。

2 故障現象和解決措施

2.1 上清液輸送泵3400-P-3002故障現象、原因及處理

上清液輸送泵3400-P-3002S間歇運行，在新泵投用6個月后泵振動達到9.3mm/s，且運行聲響異常。對機泵進行解體發現泵筒體內有大量介質，導向軸承銹蝕磨損。據現象分析滲入介質有兩種可能，泵機械密封泄漏和泵筒體法蘭面泄漏。對其進行檢查機封端密良好，筒體法蘭面墊片為普通石棉墊，而池內輸送介質為污水。得出故障原因為筒體法蘭墊片選材不當，長時間造成介質滲入筒體軸承處，造成軸承油脂污染流失，導致泵故障。

解決方法：更換損壞的軸承，密封墊片改為四氟墊片。故障解決后運行12個月未出現故障。

2.2 外排泵3410-P-8012的故障現象、原因及處理

外排泵3410-P-8012于2013年6月末投用開始運行，根據水池液位自啟自停，池液位0.9m停泵，3m啟泵。開始機泵運行良好，振動＜2.8mm/s，運行3個月后振動突然增大，達到6.7mm/s。停機檢查盤車輕松，監測運行止推軸承處有摩卡聲音，檢修發現軸承滾珠有輕微劃痕，更換軸承后運行發現振動仍超標達到6.5mm/s。吊出機泵發現機泵表面銹蝕，吸入口濾網被塑料袋堵住，且滑動軸承自沖洗管4處斷裂。機泵返廠解體檢修發現5個石墨滑動軸破裂3個，軸套磨出劃痕，且自沖洗管路有異物堵塞。

根據此現象分析機泵故障原因：①自沖洗管銹蝕，焊口脫焊斷裂導致石墨滑動軸承干磨破損；②水中細碎異物堵住自沖洗管，導致滑動軸承干磨破損。

處理方法：機泵更換滑動軸承，自沖洗管改為不銹鋼管重新焊接，接口改為從泵出水管引到滑動軸承處，且清除池內贓物。

檢修完成后的機泵運行良好，振動＜2.8mm/s，但運行兩月后又振動超標，振動＞8.2mm/s，吊出檢修發現自沖洗管斷裂。更換沖洗管為不銹鋼軟管連接，檢修完畢后運行一段時間振動仍增大超標導致滑動軸承磨損機泵故障。

根據3410-P-8012多次故障及工藝情況分析，故障現象均為石墨滑動軸承破損導致機泵振動超標故障。自沖洗管改為金屬軟管后滑動軸承仍會磨損，分析工藝操作：池液位0.9m停泵，3m啟泵，機泵平均2～4h啟停一次，頻繁啟停，在啟動瞬間，池液位3m以上的機泵滑動軸承無介質潤滑，干磨。頻繁啟動干磨導致滑動軸承磨損破裂，最終導致機泵振動增大故障。

故障解決方法共有如下幾點：①泵總尺寸及材料升級遵循原始設計要求；②為提升滑動軸承的耐沖擊韌性，對滑動軸承材料進行變更，避免沖擊碎裂。由石墨軸承改為仿高分子材質軸承（聚醚醚酮復合材料）；③為避免頻繁啟動對上部滑動軸承的干磨，液上滑動軸承改為脂潤滑滾動軸承。由泵廠通過結構設計考慮該軸承的潤滑與防潮；④下泵軸設三處滑動軸承；⑤泵傳動軸加粗以提高剛性。

檢修改造完后的機泵運行正常，運行8個月振動＜2.8mm/s。

2.3 反洗排水泵3410-P-8011的故障現象、原因及處理

反洗排水泵3410-P-8011于2013年6月末投用開始運行，根據水池液位自啟自停，池液位1m停泵，2m啟泵，平均1d啟停1次。開始運行機泵振動為3.6mm/s，運行一周后機泵振動達6.5mm/s。檢查發現泵基礎松動，吊出機泵檢查發現泵基礎墊鐵松動，且水平不良。對機泵重新找水平灌漿后，機泵運行良好，振動為2.2mm/s。

機泵運行3個月后振動達9.2mm/s，吊出檢修發現機泵腐蝕嚴重，自沖洗管斷裂。對機泵解體發現導向滑動軸承破損3個，且自沖洗管路中有少量淤泥。

根據故障現象，初步判斷為自沖洗管焊接時未焊好，腐蝕斷裂導致導向軸承干磨破裂。

3410-P-8011自沖洗管改為不銹鋼金屬軟管連接，但運行效果不理想，檢修完1個月后機泵振動達7.9mm/s。對機泵再次進行吊出檢修，導向滑動軸承破裂，且機泵濾網處有較多淤泥。

分析該機泵故障現象，認為機泵運行介質較臟，不適合作為自沖洗水。因該池為濾池反洗排水池，隨著運行時間增加，反洗排水池內淤泥及大量增加，最終導致機泵自沖洗管線堵塞，導向滑動軸承磨損機泵故障。

解決方法：1）機泵導向軸承自潤滑沖洗改為外接清凈水沖洗；2）對滑動軸承材料進行變更，避免沖擊碎裂。由石墨軸承改為仿PEEK高分子材質軸承（聚醚醚酮復合材料）檢修改澡完后的機泵運行正常，運行12個月后振動＜2.8mm/s。

2.4 污油泵3400-P-3001的故障現象、原因及處理

污油泵3400-P-3001間歇運行，運行時間較短，平均每月運行25～60h，在投用6個月后泵振動超標>4.5mm/s，達9.3mm/ s，對機泵進行解體發現泵筒體內有大量介質，導向軸承銹蝕磨損。故障現象原因與上清液輸送泵3400-P-3002S故障現象及原因一樣，為泵筒體法蘭面密封泄漏導致軸承銹蝕磨損。

解決方法：更換損壞的軸承，密封墊片改為四氟墊片。故障解決后運行12個月未出現故障。

3 液下長軸泵導軸承性能分析

導軸承是液下長軸泵的核心部件，泵制造廠出于熱處理工藝、機加工藝及制造成本等因素考慮，常采用多段長軸接軸的方式使液下葉輪能達到接近池底部位。由于軸長且數量多，需要采用導軸承支持，以增加軸的剛性[2]。

污水裝置上面所說機泵故障均是導軸承損壞引起的機泵振動故障。

上清液輸送泵3400-P-3002及污油泵3400-P-3001導軸承采用的是滾動軸承，其強度高，穩定性好，但成本較高。該類軸承采用潤滑脂潤滑，對機泵密封要求較高。3400-P-3002及3400-P-3001的故障都是機泵筒體法蘭密封泄漏導致軸承損壞引起的故障。該型機泵筒體泄漏進水不易及時發現，如果是機械密封微漏導致的故障更難發現，所以該機泵需要選用較好材質的密封墊片，且需定期更換機械密封防止泄漏。

外排泵3410-P-8012與反洗排水泵3410-P-8011導軸承采用的是滑動軸承，開始時選用的是石墨滑動軸承，該軸承耐高溫、耐腐蝕、質輕自潤滑性好，但強度低，抗沖擊能力差。由于液體潤滑的導軸承與軸套間存在0.15mm左右的運轉間隙的，每次啟停時轉子軸系的微觀靜態位置是不同的，在啟動瞬時轉子在間隙范圍內的波動也會對導軸承造成沖擊。隨著啟停的頻繁，且啟動瞬間石墨滑動軸承無介質潤滑、干磨，軸承在頻繁受沖擊下破裂導致機泵故障。

4 長軸液下泵穩定運行性能分析

長軸液下泵的穩定長周期運行對生產至關重要，其可能出現的故障主要由3個方面引起：

4.1 設計制造原因

長軸液下泵作為一種技術比較成熟的機泵，設計制造已較為成熟，由設計制造引起的機泵故障現象較少發生。結合上面4種機泵初期運行良好，故可排除機泵本體設計制造的原因。故機泵本身的設計制造不是引起機泵故障的主要原因。

4.2 安裝質量原因

安裝質量的原因導致機泵故障的概率很高。如若機泵安裝初期底板未找平找正，將直接影響機泵的運行狀況，機泵軸較長，運行時振動較大，將加速導軸承的磨損，引起機泵故障。3410-P-8011初期運行振動大就是基礎未找平找正。泵出口管路配管不合理，應力集中，也會造成機泵振動大，進而引起機泵故障。

4.3 工藝操作及機泵選型的原因

工藝及操作引起機泵損壞是常常被忽視的。在工藝設計與機泵選型上，機泵的導向軸承潤滑采用何種方式對機泵影響較大。介質較為清凈的選自沖洗潤滑相對經濟合理，但介質較臟的必須選用外接清凈介質沖洗潤滑。3410-P-8011故障就是沖洗介質的原因。對頻繁自動啟停的機泵，機泵結構要滿足啟停液位條件，3410-P-8012啟動時液面上部導軸承瞬時干磨故障與工藝啟停液位有一定的關系。機泵運行操作盡量保持平穩長時間運行，過于頻繁啟動對機泵損傷較大，液下泵的頻繁啟停對導軸承等零件的磨損、沖擊破壞比連續運行條件下的磨損要嚴重得多。3410-P-8012故障損壞就是機泵平均2～4h啟停一次，頻繁啟停，在啟停的瞬間，池液位機泵滑動軸承無介質潤滑，干磨導致滑動軸承磨損破裂。

5 結語

長軸液下泵的故障是多方原因造成的，很多運行故障并不是機泵本身的設計制造問題，長軸液下泵的穩定、長周期運行需要多方的考慮，在保證制造安裝的同時，也要確保工藝的合理性及操作的平穩性。工藝操作上要確保自沖洗潤滑介質的干凈度，確保池內無異物堵塞機泵，并防止機泵頻繁啟動等。對于頻繁啟動運行的機泵，滑動導軸承的最好采用外接清凈介質沖洗。

導軸承是長軸液下泵的核心部件，導軸承良好的潤滑及抗沖擊能力是機泵穩定運行的關鍵。但導軸承也是易損件，當磨損到一定程度時要及時定期更換，以確保機泵的運行可靠性。

機泵的定期檢查維修是保證機泵穩定、長周期運行重要因素，機泵的易損件，如機封、軸承、密封圈等需要定期更換。

[1]王春林，楊敏官，郭曉梅.液下泵新型導軸承的研究[J].排灌機械，2002，（2）：18-20.

[2]董文平，操松林.液下泵滑動軸承的研究與應用[J].通用機械，2010，（1）：83-85.

[3]趙曼，李曉明.長軸液下泵的振動原因及解決[J].石油和化工設備，2011，（5）：53-55.

[4]劉國才.立式長軸深井泵振動原因探討[J].黑龍江造紙.2003，（01）：48.

The Long Axis of the Liquid Pump Run into Reliability of Energy

Yan Wei

The process of using a pump failure at a sewage treatment plant in the long axis of the liquid appeared to analyze and resolve，manufacture and installation of pumps and combined usage analysis of reliability in the long axis of the liquid pump operation can make several observations，better to ensure stable long term operation of the pump.

long axis submerged pump；fault；analysis

TQ051.21

B

1003–6490（2016）04–0117–02

2016–04–06

鄢煒（1987—），男，湖北武漢人，工程師，主要研究方向為設備技術管理。