齒輪油泵軸承損壞原因分析及應急處理

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 臺驅動裝置驅動2 開1 備，常開的是水力透平、蒸汽透平，其中電機驅動為常備狀態。半貧液泵水力透平（107JAHT）由日本荏原泵業公司制造，型號為400×300CD（S），該透平通過膜片聯軸器與半貧液泵107JA 相連，并共用1 個基座。水力透平為水平剖分結構，葉輪為單級雙吸型（與單級雙吸離心泵結構相同），被驅動端為泵（107-JA），型號350×250 CDT，結構為臥式水平剖分，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，與泵軸通過聯軸器連接，由泵軸直接驅動，為齒輪油泵。輔油泵由電機單獨驅動[1]。

自2019 年5 月，由于泵出口自力調節閥損壞，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，主副油泵均產生尖銳聲音，振動值遠超出設計值，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象，說明有靜電感應。于2019 年10 月底對主副油泵進行解體檢修，查出問題并完美解決。

1 檢修中發現的問題

（1）輔油泵聯軸節柱銷磨損嚴重現場有黑色粉末，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與軸承間隙過大無關。

（2）靜電腐蝕對軸承的影響。靜電腐蝕是一種電化學腐蝕。既然是電化學腐蝕。就存在陰、陽兩極，那么陽極上就發生氧化反應，陰極發生還原反應。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。在它們緊密接觸下，使得腐蝕不斷進行，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，仍會發生表面層腐蝕，在金相顯微鏡下觀察，可看到化學腐蝕凹坑內有腐蝕沉積物，其可以發生在軸承的任何部位。一般情況下，接觸面損傷與燒蝕現象同時存在，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重破壞。添加錫和銻的成分可以降低腐蝕

（4）困油現象影響。困油現象產生的原因：齒輪重迭系數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動其大小發生變化，先由大變小，后由小變大。閉死容積由大變小時油液受擠壓，導致壓力沖擊和油液發熱，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、修復內壁高點、拋光配合面。

（3）調整機封壓縮量為3.9 mm。

（4）面對主油泵這種不可修復型和不可復用型損壞，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20 多萬元。還可以緊急啟動調動國內有能力的廠商進行測繪加工。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該齒輪油泵，根據油泵滑動軸承的作用原理和所處工作環境及庫房存料和機械加工設備的潛在能力，依靠自身的技術力量，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，給出加工精度的標準要求，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，一直處于良好狀態。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，性能良好穩定，雖經近2 個多月的運行，其外形、尺寸精度、光潔度、結構強度和剛度、穩定性、滑動性能、散熱性能、耐磨性能、加工工藝的復雜程度和成本等指標均優于鋼基表面襯敷巴氏合金層的滑動軸承（圖5）。

圖5 經歷2 個月實際運行后主油泵滑動軸承

5 結束語

主油泵滑動軸承經歷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；又能最大限度節約費用成本，為公司的節能降耗、提高經濟效益做出實在的貢獻，更為今后在處理同類型設備零部件的應急應用和創新優化積累了經驗。