高精度水泵轉子中心調整現(xiàn)場解決方案

鄧丁華，王華利，欒紹剛

（青島百發(fā)海水淡化有限公司，山東 青島 266043）

百發(fā)海水淡化廠是一家使用雙膜法生產的海水淡化廠，反滲透膜組壓力需要維持在穩(wěn)定范圍內，不允許有較大壓力波動。該廠用的高壓泵使用雙吸兩級離心泵，材質選擇SAF2507，電源用10kV供電，軸功率達到4200kW。該泵的轉子調整中心是指調整葉輪軸瓦耐磨層和軸間隙、兩級葉輪與殼體間隙以及其導流腔的密封環(huán)與殼體間隙以及殼體與轉子之間中心線間隙。該泵維修難點在于轉子中心的調整，如嚴苛的配合調整間隙、較薄的耐磨涂層、在長軸上標定測量近12個點（兩側軸瓦、兩側機封環(huán)、兩級葉輪，每處測3個位置）的位置精度。該泵要求長時間滿載運行，因此對泵的同心、對中、軸承結合面間隙等維修精度要求極高，該廠維修團隊依據(jù)多年維修經(jīng)驗，總結出一套適合高精度水泵因轉子中心不良而引發(fā)的故障維修方案。

該泵運行過程中，發(fā)生過數(shù)次因軸串動中心、軸瓦磨損過快導致的故障，該廠維修團隊實施的維修方案，針對此類高精度需要轉子中心調整的泵類、旋轉長軸均可應用，解決了在非返廠條件下維修高精度水泵轉子中心不同心的問題。其核心是通過測量找到殼體、轉子、驅動電機各部位的中心軸線并分析確定其是否是主要故障因素，以下將分步驟對檢修過程進行總結說明。

1 驅動工況檢查

首先需要確定電機運行工況，該項檢查很有必要，其平衡可靠是此類水泵平穩(wěn)運行的前提。檢查時需要核對出廠參數(shù)和運行數(shù)據(jù)的差值等，以及在此基礎上的調整，在此不詳述，只列舉兩項對轉子中心調整有關的檢查：（1）電機空載不平衡度，體現(xiàn)在電機在空載狀態(tài)下的軸承側、地腳螺栓處的振動頻率值應小于1.0mm/s,超標的應通過維修、增加潤滑等方式消除，空載時驅動電機的地腳螺栓的墊片可以把鋼墊片更換為橡膠墊片，并減小螺栓緊固力矩，試圖降低驅動電機與機座結構的剛度以降低電機結構的固有振動頻率。（2）電機在空載停機后軸串動中心點與設計中心點的位移，需找到電機出廠時的軸串動中心點，標記該點位置以便作為轉子調整推力軸承的基準點（該廠一次測量時發(fā)現(xiàn)軸向竄動量為273mm超過正常值250±0.5mm）。以上兩項檢查應依據(jù)驅動電機廠的推薦參數(shù)進行，該廠檢修標準是比參數(shù)范圍收窄20%。

2 外部工況檢查

在對驅動部分完成檢查并記錄后，進行轉子外圍工況檢查。該項檢查是在轉子拆卸前對影響其平衡的外因分析，以確定拆解整個轉子總成是否必要（如到此可找出故障點，則無需后續(xù)拆修）。（1）檢查泵殼外表面，包括各定位螺栓、受力螺栓是否起作用，受力螺栓的扭距檢查依據(jù)為生產廠推薦扭矩的±1%（如該廠4500Nm，檢查螺栓時單個螺栓標準4455～4545Nm之間）；底座螺栓緊固力是否有效，要求其基礎無松動、二次灌漿無松渣；各處密封、軸承壓蓋螺栓的扭矩值均勻施加，且符合規(guī)范要求，該廠還要求各壓蓋相鄰螺栓初扭、終扭時扭矩值均不應超過10Nm。在檢查螺栓扭矩值時，可依照“扭矩-轉角法”操作，即在擰緊達到規(guī)定的“貼合扭矩”后，再復擰，此處“貼合扭矩”控制方式一般取終扭的20%～30%。（2）檢查與泵連接的管道接口法蘭是否使用殼體承受額外的附加應力（設備廠要求無應力安裝，但管道焊接中不可避免的會因溫度變化而偏斜），檢查時松開該法蘭所有螺栓，對比緊固時的兩法蘭面平行度得出一個差，公稱直徑＞DN600,B-C值≤0.5mm（如圖1），且在緊固法蘭時根據(jù)設計方式或依照螺栓扭矩終擰值的50%、80%、100%分階段、依次緊固。另外，在監(jiān)測運行中的法蘭與管道的振動值時得出結論，水流沖擊管路產生的振動對轉子平衡造成的影響微乎其微。

圖1 法蘭不平行度圖示

3 轉子總成配合間隙檢查

完成對驅動部及轉子外圍工況檢查并形成記錄后隨即對轉子總成拆蓋檢查。

（1）打開泵蓋后，要先對轉子整體進行一次跳動值測量，以兩軸瓦為支撐點，測量初級葉輪、次級葉輪、對應密封環(huán)、兩軸端的跳動值是較通用的做法。除此之外，該廠以軸在軸瓦腔內為支點，測機械密封端面、兩級葉輪端面、NDE側推力軸承端面的偏差值，找出不平衡點，并校正到標準以內（此項測量是對轉子整體動平衡的檢測，如不符合要求，需要在動平衡機上調整，現(xiàn)場無校正條件）。該項檢查目的可得出結論：是否因轉子軸、葉輪、推力瓦安裝精度差造成的轉子故障（軸跳動調整前后對比如圖2所示）。

圖2

（2）對兩側軸承箱進行檢查。首先對軸承箱底殘渣進行分析，通過目測分析、對比部件表面磨損狀態(tài)即能確定是否更換軸瓦、甩油環(huán)、軸套等部件。后可測量兩軸瓦結合面的間隙是否符合標準要求，該泵軸瓦與軸、軸瓦與軸承座間隙標準間隙均不大于0.03mm，用壓鉛絲的方法測量（先在接合面橫向放入兩根0.5mm鉛絲，再將兩軸瓦、或軸瓦與軸承座閉合緊固，拆下后可用千分尺測量鉛絲的厚度）。新軸瓦在合蓋前用高速潤滑脂涂抹表面。此項檢查可將軸承磨損情況摸清，可理清因軸瓦問題造成的衍生故障。

（3）測量兩側軸瓦、兩側機封環(huán)、兩級葉輪與殼體座孔的間隙，每處測點3個（180度同一平面內均勻取點），該泵轉子要求測得間隙值兩兩相差不得大于0.03mm，即要保證轉子總成與殼體的座孔在同一中心位置上。在測量軸瓦側間隙時采用塞尺。解決兩部件不在中心點上有諸多方案，如加工軸套、打磨原軸套凹凸面以及在殼體孔座相應位置設置墊片。而測量兩側機封槽處的間隙時需要用到內環(huán)千分尺，一側鎖定在軸上，通過軸旋轉至3個點（半周內均勻取點），測得每個點的讀數(shù)，兩兩相差在0.03mm為合格，超標時要調軸套與殼體間隙。該位置中心位置數(shù)據(jù)應在泵出廠時取得，以作為標準值。兩側機封槽三點間隙均向一個方向偏斜（如兩測點都是0.50，0，0）可不調整，從中心對中調整上使電機側向數(shù)值小的一邊即可；如其間隙向不同方向偏斜（如一測點是0.50，0，0，另一測點是0，0，0.50），從根本上解決要對泵殼體上的孔座重新車加工（應返廠維修）。在測量兩級葉輪與殼體間隙時不做控制數(shù)據(jù)，因該處的殼體內壁一般不光滑，測量準確性較差，但可與兩側機封槽三點間隙對比是否一致，來間接判斷其準確性。經(jīng)此項的檢測，可找出轉子與泵殼殼體孔座不同心的問題，如圖3。

圖3 經(jīng)調整后的兩機封環(huán)處軸與殼體間隙

（4）如前檢查且調整完畢并形成記錄后可回裝轉子，應當依據(jù)此前確定的電機軸串動中心點調整推力軸承的的中心點及間隙（如圖2），該數(shù)據(jù)需依據(jù)設備廠推薦數(shù)據(jù)調整。該泵推力軸承左右間隙為±5mm，限制軸向串動的位移要小于電機側的允許位移（如圖4中B值＜A值）。調整推力軸承的推力盤與推力瓦可通過如下方法：①使用調整墊片來使推力盤與推力瓦塊間隙符合要求；②將上半部和下半工作瓦、非工作瓦取出，分別測出推力盤至內殼沿軸向的距離（差值＜0.02mm）；③消除間距差后，重新安裝上、下半部工作瓦及其他附件，并通過調整偏心銷、推力瓦上外殼貓爪下的墊片厚度，使推力瓦與推力盤保持相對平行。

圖4 軸串動范圍調整圖示

4 總對中度調整

完成對轉子總成的檢查調整后，可對轉子和驅動電機的對中調整，調整值除以設備廠推薦值執(zhí)行外，還可以參考現(xiàn)場條件，適時增加或降低電機側高度（該廠電機側運行時溫度較泵側高30度左右，所以調整電機對中時調低0.02～0.03mm），對中方式很多，有百分表、激光對中儀表、準直儀等，該廠使用百分表對轉子和電子進行粗對中后使用激光對中儀進行精找正，精確度控制較好。綜上所述，通過該檢測與調整方案可解決高精度轉子在復雜工況條件下產生的諸多疑難故障，使高精度轉子在非返廠條件下整體檢測調整成為可行；以較低的成本解決此類水泵轉子故障（降低80%的返廠維修費用和50%中間運輸時間）；其形成的報告可作為返廠大修的測繪依據(jù)。