齒輪油泵軸承損壞原因分析及應(yīng)急處理

盧志勇

（海南省海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

0 引言

海洋石油富島股份有限公司化肥二期脫碳單元的半貧液泵有3 臺驅(qū)動裝置驅(qū)動2 開1 備，常開的是水力透平、蒸汽透平，其中電機驅(qū)動為常備狀態(tài)。半貧液泵水力透平（107JAHT）由日本荏原泵業(yè)公司制造，型號為400×300CD（S），該透平通過膜片聯(lián)軸器與半貧液泵107JA 相連，并共用1 個基座。水力透平為水平剖分結(jié)構(gòu)，葉輪為單級雙吸型（與單級雙吸離心泵結(jié)構(gòu)相同），被驅(qū)動端為泵（107-JA），型號350×250 CDT，結(jié)構(gòu)為臥式水平剖分，葉輪為單級雙吸式。徑向軸承為水平剖分滑動軸承；止推軸承為金斯伯雷型軸承；軸承采用強制潤滑方式，主油泵裝配在半貧液泵止推側(cè)，與泵軸通過聯(lián)軸器連接，由泵軸直接驅(qū)動，為齒輪油泵。輔油泵由電機單獨驅(qū)動[1]。

自2019 年5 月，由于泵出口自力調(diào)節(jié)閥損壞，使107JAHT潤滑油壓力低，主油泵壓力低、輔油泵連鎖啟動后，輔油泵無法停運，在主油泵與輔油泵同時運行一段時間后，主副油泵均產(chǎn)生尖銳聲音，振動值遠(yuǎn)超出設(shè)計值，溫度超出正常值，手背上的汗毛靠近主油泵處有豎立起來的現(xiàn)象，說明有靜電感應(yīng)。于2019 年10 月底對主副油泵進(jìn)行解體檢修，查出問題并完美解決。

1 檢修中發(fā)現(xiàn)的問題

（1）輔油泵聯(lián)軸節(jié)柱銷磨損嚴(yán)重現(xiàn)場有黑色粉末，輔油泵主動齒輪和從動齒輪軸承磨損出鐵屑、保持架斷裂、齒輪與本體配合面磨損較嚴(yán)重。輔油泵主動齒輪和從動齒輪軸承如圖1所示。

圖1 輔油泵主動齒輪和從動齒輪軸承

（2）輔油泵機封漏油。

（3）主油泵4 個軸承出口方向有不同程度的耐磨層融化脫落、齒輪嚙合面有明顯磨損。主油泵4 個軸承出入口如圖2所示。

圖2 主油泵4 個軸承出入口

2 問題產(chǎn)生的原因分析

（1）軸承間隙過大，引起齒輪嚙合偏心，振動容易造成齒面、殼體面等配合面的磨損，可直接引起齒輪振動。在檢修過程中測量軸承間隙仍沒超出磨損范圍值，由此可見主油泵振動值超標(biāo)與軸承間隙過大無關(guān)。

（2）靜電腐蝕對軸承的影響。靜電腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕。既然是電化學(xué)腐蝕。就存在陰、陽兩極，那么陽極上就發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。所以對于齒輪油泵軸承形成腐蝕電池的陽極是鐵（合金），而陰極是雜質(zhì)。在它們緊密接觸下，使得腐蝕不斷進(jìn)行，在放電過程中會擊穿油膜厚度，從而破壞耐磨層。由于泵體出廠中并未考慮到兩臺油泵同時運行帶來的破壞性，所以采取增加靜電導(dǎo)電裝置。

（3）汽蝕對軸承的影響。軸承在工作中如果有汽蝕、高溫等情況，仍會發(fā)生表面層腐蝕，在金相顯微鏡下觀察，可看到化學(xué)腐蝕凹坑內(nèi)有腐蝕沉積物，其可以發(fā)生在軸承的任何部位。一般情況下，接觸面損傷與燒蝕現(xiàn)象同時存在，造成軸承機械損傷的主要原因是軸承表面難以形成油膜或油膜被嚴(yán)重破壞。添加錫和銻的成分可以降低腐蝕

（4）困油現(xiàn)象影響。困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：齒輪重迭系數(shù)ε＞1，在兩對輪齒同時嚙合時，它們之間將形成一個與吸、壓油腔均不相通的閉死容積，此閉死容積隨齒輪轉(zhuǎn)動其大小發(fā)生變化，先由大變小，后由小變大。閉死容積由大變小時油液受擠壓，導(dǎo)致壓力沖擊和油液發(fā)熱，閉死容積由小變大時，會引起汽蝕和噪聲，這造就了困油現(xiàn)象的危害[2]。

3 處理方法

（1）檢查柱銷接合面磨損情況，更換柱銷。

（2）更換輔油泵軸承、修復(fù)內(nèi)壁高點、拋光配合面。

（3）調(diào)整機封壓縮量為3.9 mm。

（4）面對主油泵這種不可修復(fù)型和不可復(fù)用型損壞，以及無備件可用的窘境，只能是更換一臺全新的整臺同型號齒輪油泵或等待配套的巴氏合金滑動軸承零部件應(yīng)急采買到貨。更換一臺全新整臺同型號齒輪油泵的費用高達(dá)20 多萬元。還可以緊急啟動調(diào)動國內(nèi)有能力的廠商進(jìn)行測繪加工。但是，這不僅需要較長的停泵等待時間，而且還需要一定的費用成本。為了確保能快速修復(fù)該齒輪油泵，根據(jù)油泵滑動軸承的作用原理和所處工作環(huán)境及庫房存料和機械加工設(shè)備的潛在能力，依靠自身的技術(shù)力量，依照鋼基巴氏合金滑動軸承的形狀，自己測繪出圖，選定材料，給出加工精度的標(biāo)準(zhǔn)要求，精心加工、精心裝配。首先是選材，考慮錫銅合金軸承適用于中速、高濁及有沖擊載荷的條件下工作。其有足夠的抗拉強度和抗疲勞性能，良好的減磨性，良好的磨合性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，以及工藝性能便于加工。采用錫青銅材料，連夜下料加工，第二天上午裝配、回裝，下午開泵投用（圖3）。

圖3 自制的錫青銅滑動軸

（5）加工六分接頭與5/8"-18 螺桿配合安裝碳刷引線接地。碳刷引線接地如圖4 所示。

圖4 螺桿配合安裝碳刷引線接地

4 修復(fù)效果

從啟泵投運開始至2020 年1 月13 日時止，歷時2 個多月，主油泵軸承溫度、振動值、潤滑油泵的工作壓力、流量參數(shù)，一直處于良好狀態(tài)。特別值得一提的是：采用錫青銅材料自己測繪加工的齒輪泵滑動軸承的工作溫度與107-JB 比較，要低于鋼基巴氏合金軸承的溫度近10 ℃。

2020 年1 月13 日，只是由于對錫青銅材料制作的滑動軸承心存疑問，強行停泵更換下來。通過對拆下來的主潤滑齒輪油泵的解體檢查，實踐結(jié)果證實：采用錫青銅材料自己測繪加工的滑動軸承，性能良好穩(wěn)定，雖經(jīng)近2 個多月的運行，其外形、尺寸精度、光潔度、結(jié)構(gòu)強度和剛度、穩(wěn)定性、滑動性能、散熱性能、耐磨性能、加工工藝的復(fù)雜程度和成本等指標(biāo)均優(yōu)于鋼基表面襯敷巴氏合金層的滑動軸承（圖5）。

圖5 經(jīng)歷2 個月實際運行后主油泵滑動軸承

5 結(jié)束語

主油泵滑動軸承經(jīng)歷2 個月實際運行后。由拆解后觀測到的實物可知：此次測繪加工的滑動軸承性能穩(wěn)定良好完美。即以最快的速度、最短的時間確保了半貧液泵的及時正常、有效、安全投運；又能最大限度節(jié)約費用成本，為公司的節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益做出實在的貢獻(xiàn)，更為今后在處理同類型設(shè)備零部件的應(yīng)急應(yīng)用和創(chuàng)新優(yōu)化積累了經(jīng)驗。