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(qū)動(dòng)端角接觸軸承溫度遞進(jìn)式升高不能正常使用，以往的維修手段難以解決高溫現(xiàn)象，通過對離心泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及故障現(xiàn)象的分析，快速判斷并排除造成軸承高溫的現(xiàn)象。

關(guān)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(qū)動(dòng)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(diào)整平衡轂與平衡套的間隙徹底解決軸承高溫的現(xiàn)象。

二、故障現(xiàn)象描述

某平臺節(jié)段式多級離心泵在運(yùn)行至1年后，非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度逐漸臨近80℃報(bào)警值（關(guān)斷值為85℃），通過對軸承箱解體，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)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(jīng)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(cè)壓力不相等，因而也就產(chǎn)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(dòng)地平衡了葉輪的軸向推力。當(dāng)葉輪的軸向推力大于平衡轂的力時(shí)，泵轉(zhuǎn)子就會向入口側(cè)移動(dòng)，并由于慣性的作用，這種移動(dòng)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(zhuǎn)子又拉向出口側(cè)。同樣這個(gè)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(zhuǎn)子又向入口側(cè)移動(dòng)，重復(fù)上述過程。這個(gè)過程是自動(dòng)的，在泵工作時(shí)，轉(zhuǎn)子始終是在某一平衡位置上這樣軸向竄動(dòng)著，不過竄動(dòng)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(qū)動(dòng)端成對角接觸軸承僅僅承受較弱的殘余軸向力，當(dāng)平衡轂與平衡套軸向端面經(jīng)長期運(yùn)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(zhuǎn)子逐步向吸入側(cè)移動(dòng)，當(dāng)磨損間隙加大的同時(shí)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(jié)。

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(cè)，從而驗(yàn)證了由于平衡轂與平衡套軸向間隙磨損所致;

2、運(yùn)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(dǎo)致軸承逐步升溫。

五、故障排除

1、拆除非驅(qū)動(dòng)端軸承箱及內(nèi)部附件;

2、拆除機(jī)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(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)原始尺寸;

4.3、平衡轂及平衡套軸向端面進(jìn)行車削處理;

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

5、兩部件經(jīng)車削后，因部件軸向長度已經(jīng)變動(dòng)，需對平衡套背面補(bǔ)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(zhuǎn)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(nèi)部附件，成對角接觸軸承安裝后，轉(zhuǎn)子向吸入側(cè)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(nèi)的竄動(dòng)量為0.12～0.18mm;

六、試驗(yàn)

組裝完畢并恢復(fù)所有附件，進(jìn)行試泵，運(yùn)轉(zhuǎn)6小時(shí)軸承溫度恒定至45℃，連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)溫度無明顯變化，問題得到解決。

七、結(jié)論

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

（作者單位：中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司）