旋殼泵軸承損壞原因分析及處理

文/李楠

軸承故障問題的分析與處理——錦西石化分公司加氫精制裝置旋殼泵在運行過程中軸承損壞，結合旋殼泵結構特點，對可能造成軸承損壞的原因進行分析。針對故障原因，采取合理修復方案，檢修取得良好效果。

旋殼泵，又稱旋轉噴射泵、皮托管泵，是一種結構和工作原理都很獨特的小流量高壓泵，屬極低比轉數泵。旋殼泵的主要特點有：適合于小流量、高揚程輸送；結構簡單體積小，維修量小，使用壽命長；密封可靠性強；適應性強，在石油、化工、冶金以及造紙等行業均有廣泛應用。

加氫精制旋殼泵型號HXK400-S1。其性能參數見表1。

故障現象

加氫精制裝置除鹽水泵定位軸承型號FAG 7313-B-XL-TVPUA。運行時測量軸承溫度72 ℃，泵體振動7.2 mm/s，并伴有異響。軸承累計運行9 768 h。

拆解檢查發現軸承的保持架以碳化變形（保持架尼龍材質），軸承滾珠非均勻分布。軸承內套與軸承外套表面有高溫摩擦印跡，如圖1。

表1 加氫精制旋殼泵性能參數

檢測與分析

根據旋殼泵結構特點，造成軸承損壞的原因可能有以下幾點：

軸承箱檢測

1.測量計算法檢測軸承外徑與軸承箱內徑配合公差；檢測方法：使用內徑量表和外徑千分尺分別測量軸承箱內徑和軸承外徑幾何尺寸。

定位軸承7313側軸承箱內徑尺寸：D1=140.07 mm

定位軸承7313軸承外徑d1=140 mm

圖1 損壞的軸承保持架

定位側軸承箱內徑與軸承外徑配合間隙：

支撐軸承6217軸承箱內徑尺寸D2=150.01 mm

支撐軸承6217軸承外徑

d2=150 mm

定位側軸承箱內徑與軸承外徑配合間隙：

滾動軸承外徑與軸承箱內徑 配 合 公 差Js7/h6。標 準 值：-0.0125～+0.0375 mm。

由此定位軸承側軸承箱內徑尺寸超差0.07-0.035=0.035 mm。

2.軸承箱前后軸承里孔同心度檢測。檢測方法：借助鏜床檢測軸承箱前后里孔同軸度；打百分表測得支持軸承里孔與定位軸承里孔同軸度偏差0.18 mm，如圖2。

定位軸承游隙檢測

檢測方法：自制軸承游隙檢測工裝。軸頭位置打百分表。抬軸法測定軸承定位后軸承游隙0.03 mm，如圖3。

圖2 軸承箱前后里孔同軸度檢測

定位軸承軸向力分析

根據旋噴泵結構可以分析得出，其軸向力主要由以下兩部分組成：

A．轉子腔內產生軸向力P腔

P腔=P1×π×P管2/2 (N)

P1—集流管A—A斷面區域壓力平均值（Pa）

d管—集流管A—A斷面直徑（m）

B．進口處產生的軸向力P進

P進=P2×π×（D2-d管2）

/4 （N）

P2—葉輪進口處壓力 （Pa）

D—葉輪進口直徑（m）

圖3 自制軸承游隙檢測工裝

現分析P腔、P進，由于轉子腔隨主軸高速旋轉，其中心位置液體壓力很低，即P1很小，且d管不大，因此可以判定P腔很小。再來分析P進，由于葉輪進口處壓力P2不大，實際值0.1 Mpa。加之（D2-d管2）/4值不大（旋殼泵屬于小流量泵，D較小）,所以P進也不會大。通過以上分析得出，旋殼泵軸向力較小，對軸承運行狀態影響很小。

潤滑狀態

故障發生時觀察軸承箱油位在軸承箱1/2～2/3之間，屬于正常工作油位。潤滑油油質清澈無機雜和乳化現象。非潤滑不良導致軸承損壞。

通過以上檢測發現軸承箱存在兩點問題。問題1：軸承外徑與軸承箱內徑配合超差；問題2 ：軸承箱里孔同軸度偏差。承外徑與軸承箱內徑配合超差，造成軸承與軸承箱配合間隙增大，軸承外套與軸承箱內壁發生滑動，增大機泵振動。軸承箱里孔同軸度偏差，使前后軸承不同心，軸承運行時受額外摩擦力，造成軸承溫度高。這些問題最終導致軸承損壞。

處理方法

第一步，修正軸承箱里孔。借助鏜床對軸承箱前后里孔進行擴孔。修正后保證：1.軸承箱前后里孔圓柱度不大于0.01 mm；2.軸承箱前后里孔同軸度“零對零”。擴孔后定位軸承側里孔值D1'=140.26 mm，支撐軸承側里孔D2'=150.15 mm，如圖4。

第二步，對擴孔后的軸承箱前后里孔刷鍍修復。軸承箱里孔尺寸需滿足軸承外套與軸承箱里孔配合公差Js7/h6。修復后軸承箱里孔與軸承外套配合預留配合值0.01 mm。刷鍍后推力軸承側里孔值D1'=140.01 mm。支撐軸承側里孔D2'=150.01 mm。如圖5。

圖4 軸承箱擴孔后效果

圖5 軸承箱刷鍍修復后效果圖

第三步，轉子回裝前做動平衡檢測。平衡精度等級G2.5，修正后不平衡量32.3 g·mm。

運行效果

檢修后機泵振動值下降到2.1 mm/s，軸承運行溫度42℃。機泵性能參數正常。檢修取得良好效果。

結語

本文對可能造成機泵軸承損壞的原因進行分析，找出引起本次軸承損壞的根本原因。針對軸承箱存在的兩點故障問題，采用先機加工保證軸承箱里孔同軸度前提下，再刷鍍恢復軸承與軸承箱配合公差的修復方法。使機泵檢修取得良好效果。為今后軸承故障問題的分析與處理積累寶貴經驗。 ●