離心泵滑動(dòng)軸承溫度偏高原因與對(duì)策

羅 宏

（中海油銷(xiāo)售東莞儲(chǔ)運(yùn)有限公司，廣東東莞 523988）

0 引言

公司100 km多的Φ457 mm成品油管線(xiàn)，管線(xiàn)首站有4臺(tái)串聯(lián)輸油主泵，負(fù)責(zé)把煉廠的成品油管輸?shù)焦芫€(xiàn)末站。所用BA4001泵為水平中開(kāi)多級(jí)式離心泵，蝸殼式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，葉輪采用對(duì)稱(chēng)布置形式，基本平衡軸向力，各級(jí)蝸殼采用互成180°布置形式，基本平衡徑向力。泵采用3級(jí)結(jié)構(gòu)形式，總揚(yáng)程300 m，流量830 m3/h，轉(zhuǎn)速2980 r/min，電機(jī)功率800 kW。

1 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與原理

滑動(dòng)軸承主要由軸瓦、軸承座、甩油環(huán)、測(cè)溫元件、前后端蓋、風(fēng)扇等組成。軸瓦承受泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的徑向力，甩油環(huán)供應(yīng)軸瓦的潤(rùn)滑油，風(fēng)扇為軸承提供散熱，恒位油杯保證整個(gè)軸承的潤(rùn)滑油始終保持在設(shè)定位置，滑動(dòng)軸承的測(cè)溫元件，設(shè)置溫度保護(hù)為80℃報(bào)警，90℃停機(jī)。

2 檢修過(guò)程

泵自投產(chǎn)以來(lái)已經(jīng)運(yùn)行了將近8 a，由于管線(xiàn)采用油品間歇輸送，輸油主泵每年運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，故一直沒(méi)有進(jìn)行檢修。近年來(lái)，隨著管線(xiàn)的滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，輸油主泵也進(jìn)入了長(zhǎng)周期運(yùn)行狀態(tài)。考慮到油泵各構(gòu)件的磨損情況，使用方?jīng)Q定對(duì)油泵進(jìn)行大修。主要進(jìn)行泵解體拆檢維修，更換機(jī)械密封、軸瓦、軸承各磨損件及密封件，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，更換潤(rùn)滑油脂等作業(yè)。

檢修單位拆卸輸油主泵電機(jī)和對(duì)泵轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡后，回裝電機(jī)和轉(zhuǎn)子并測(cè)量軸瓦間隙，之后對(duì)輸油主泵新軸瓦調(diào)間隙，軸承箱密封墊改石棉墊為銅墊。輸油主泵回裝完成后開(kāi)始試泵，B-A4001泵前滑動(dòng)軸承溫度高停泵。檢修人員為處理軸瓦溫度高問(wèn)題重新刮瓦后繼續(xù)試運(yùn)行輸油主泵，運(yùn)行近24 h后正常停輸，泵軸瓦溫度正常但非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封滲漏。

處理完機(jī)械密封滲漏問(wèn)題后繼續(xù)測(cè)試油泵，發(fā)現(xiàn)后滑動(dòng)軸承溫度緩慢上升，運(yùn)行近4 h后，軸承溫度＞70℃，為防止燒瓦停泵。

檢修單位為處理輸油主泵軸瓦運(yùn)行溫度高的問(wèn)題，用4個(gè)月時(shí)間，反復(fù)采取刮瓦、間隙調(diào)整、更換泵級(jí)間密封環(huán)、更換不同牌號(hào)的潤(rùn)滑油、調(diào)整泵底座螺栓來(lái)消除油泵進(jìn)出口管道應(yīng)力等措施，但仍未解決問(wèn)題，泵一直不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。

3 原因分析與問(wèn)題處理

靜止時(shí)軸頸位于軸瓦內(nèi)孔的下部，直接與軸瓦接觸，這時(shí)軸中心與軸承中心的垂直距離為OO＇。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸頸與軸瓦之間有直接摩擦，隨著軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)滑油由于黏性而附著在軸頸表面，被卷入軸頸與軸瓦的楔形間隙之中。油在楔隙中產(chǎn)生油壓，油隙漸窄的部位油壓較大，這個(gè)油壓可將軸頸托起，使其在油膜上懸浮旋轉(zhuǎn)，從而避免金屬的直接接觸。由于油壓分布不均勻，且在軸頸與軸瓦間必須有一楔形間隙，此時(shí)軸頸中心不在軸承中心，而是在軸瓦的斜下方（圖1）。

圖1 軸頸與軸瓦油壓分布

油膜的形成受轉(zhuǎn)速、油黏度、間隙及載荷等因素影響。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高，被帶入楔隙的油越多，油膜壓力越大，所以承載能力越大。油的黏度越大，被帶入楔隙的油量越多，油膜的承載能力也越大。但過(guò)高的黏度則增加摩擦，導(dǎo)致軸瓦發(fā)熱，軸瓦的發(fā)熱使整個(gè)軸承溫度升高，又使?jié)櫥宛ざ冉档停@一過(guò)程只有在達(dá)到平衡時(shí)，軸承才能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在操作時(shí)如超負(fù)荷或負(fù)荷突變，油膜壓力無(wú)法平衡負(fù)荷，常導(dǎo)致軸瓦合金層燒毀。

現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)過(guò)測(cè)試和分析，決定統(tǒng)籌考慮，先后從聯(lián)軸器的軸向安裝間距、聯(lián)軸器的徑向同心度、軸瓦與軸頸的間隙、軸承蓋的壓緊力及軸承箱的清理等方面逐一進(jìn)行排查，最終解決了問(wèn)題。

（1）膜片撓性聯(lián)軸器的拆檢，測(cè)量聯(lián)軸器原始安裝間距為174 mm，比聯(lián)軸器廠家推薦的安裝間距170 mm大了4 mm。將電機(jī)向泵側(cè)位置移動(dòng)，使聯(lián)軸器安裝間距變成171.5 mm，聯(lián)軸器的軸向位移減小，泵軸受到的軸向力降低，從而使泵的振動(dòng)也同時(shí)減小。

（2）聯(lián)軸器找正，調(diào)整聯(lián)軸器同心度，使聯(lián)軸器徑向偏差和軸向偏差＜0.1 mm，進(jìn)一步降低了泵的振動(dòng)。對(duì)聯(lián)軸器采用3表法找正，徑向1塊表，軸向?qū)ΨQ(chēng)布置2塊表，可以減少因軸躥動(dòng)造成的誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2，表2中Ai=(Ai＇+Ai＂)/2，i=1，2，3，4。

表1 徑向找正

（3）軸瓦與軸頸間隙應(yīng)適當(dāng)，過(guò)大則降低軸承承載能力及旋轉(zhuǎn)精度，并且油膜容易振動(dòng)。間隙過(guò)小則容易發(fā)熱，軸頸與軸瓦的接觸角應(yīng)在（60°～70°），太小加劇磨損，太大則油膜形成較困難。同時(shí)，通過(guò)刮研和涂色法進(jìn)行檢查，提高接觸角范圍內(nèi)的接觸點(diǎn)數(shù)。另外，為了防止軸瓦在工作過(guò)程中可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)，除了配合過(guò)盈和止動(dòng)零件外，軸瓦還必須通過(guò)增減軸承蓋與軸承座接合面處的墊片厚度來(lái)調(diào)整軸瓦的壓緊力。

表2 軸向找正

通過(guò)對(duì)軸瓦重新刮修，使軸瓦襯層平整，頂隙和側(cè)隙符合要求（表3），緊力適中，泵在運(yùn)行過(guò)程中軸與軸瓦之間的潤(rùn)滑油能形成良好的油膜，不僅能托起泵軸，還能及時(shí)帶走熱量。

表3 軸瓦重新刮修后軸襯數(shù)據(jù)及頂隙和側(cè)隙

（4）軸承箱的清理。徹底清洗軸承箱，拆下底蓋板清除污垢，清除加油孔蓋帽污垢；疏通加油孔蓋帽呼吸針孔，保持潤(rùn)滑油的清潔和防止油箱滲油。

（5）檢修后，測(cè)量泵的振動(dòng)和軸承的溫度均正常（表4），滿(mǎn)足運(yùn)行需求，輸油主泵正式投入運(yùn)行。

表4 檢修后軸承的溫度

4 結(jié)束語(yǔ)

離心泵滑動(dòng)軸承運(yùn)行溫度偏高是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題。泵在運(yùn)行中，軸與軸瓦之間的潤(rùn)滑油應(yīng)形成良好油膜，油膜不僅能托起泵軸，還能及時(shí)帶走熱量。維修中要針對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)分析，從聯(lián)軸器的安裝間距、聯(lián)軸器的同心度找正、軸瓦與軸頸的間隙等方面逐一進(jìn)行排查，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)要精準(zhǔn)。有時(shí)故障現(xiàn)象出現(xiàn)在設(shè)備的某個(gè)局部，但引發(fā)故障的原因不僅僅在局部本身，要拓展一下思路，從相關(guān)聯(lián)的大系統(tǒng)全面考慮，往往可收到奇效。