屏蔽泵軸承磨損危害與預(yù)防監(jiān)測(cè)

劉興德，周國(guó)良

(1.吉林化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，吉林吉林132022;2.中國(guó)石油吉林石化公司，吉林吉林132021)

泵是一種應(yīng)用比較廣泛的流體輸送設(shè)備.隨著環(huán)境法規(guī)的制定和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng).并以法律的形式規(guī)定了某些介質(zhì)的泄漏、排放要求.國(guó)內(nèi)愈來(lái)愈多的生產(chǎn)廠家無(wú)論其輸送的流體是否具有危險(xiǎn)性，也都開(kāi)始要求無(wú)泄漏的工藝環(huán)境和良好的工作環(huán)境.在石油、化工、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域里，選用環(huán)保泵類己是眾多選擇的關(guān)鍵條件之一.而屏蔽泵正是環(huán)保泵類中的首選泵類之一.

1 屏蔽泵的基本原理

1.1 屏蔽泵的構(gòu)造

屏蔽泵是在離心泵的基礎(chǔ)上將泵的葉輪和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子連成一體(葉輪與電機(jī)共軸)，并且裝在同一個(gè)密封殼體中.定子組件表面與轉(zhuǎn)子組件的外表面裝有非磁性的金屬薄板與液體完全隔離形成屏蔽，達(dá)到了全密封，無(wú)泄漏的.屏蔽泵主要由泵頭、屏蔽電機(jī)(定子)、轉(zhuǎn)子組件、軸承體、滑動(dòng)軸承等構(gòu)成［1］，如圖1所示.

1.2 屏蔽泵工作原理

屏蔽泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與泵被密封在一個(gè)壓力容器腔內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體.并利用屏蔽套將驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子隔開(kāi)，使定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯與輸送液體完全隔開(kāi)，防止了介質(zhì)進(jìn)入電機(jī)的定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵心對(duì)屏蔽泵AB線圈的浸蝕，造成短路.屏蔽泵葉輪與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子固定在同一根軸上，由電機(jī)前后2個(gè)軸承支撐，并由一個(gè)電線組來(lái)提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn).這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)離心泵具有的旋轉(zhuǎn)密封裝置，因此，能夠做到安全無(wú)泄漏，所以說(shuō)屏蔽泵被稱為無(wú)泄漏泵［2］，見(jiàn)圖2.

圖1 屏蔽泵(F基本型)結(jié)構(gòu)

圖2 屏蔽泵(F基本型)結(jié)構(gòu)

2 屏蔽泵輸送的介質(zhì)與軸承磨損的關(guān)系及其危害

2.1 輸送的介質(zhì)與軸承磨損的關(guān)系

屏蔽泵是靠自身輸送的介質(zhì)循環(huán)進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻的.循環(huán)液對(duì)于軸承的潤(rùn)滑、冷卻以及電動(dòng)機(jī)的冷卻起著非常重要的作用.因此，在循環(huán)液中如果有雜質(zhì)或流量不足，運(yùn)行過(guò)程中斷液、結(jié)晶等多種原因都會(huì)對(duì)滑動(dòng)軸承造成直接的破壞，使滑動(dòng)軸承嚴(yán)重磨損.軸承磨損主要有二種形式，軸承與軸套之間的磨損(內(nèi)徑磨損量見(jiàn)表1;圖3所示)，軸承與平衡盤之間的磨損磨損量，見(jiàn)表2.嚴(yán)重磨損致使間隙增大.間隙增大會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象:

(1)產(chǎn)生振動(dòng)和異常響聲;

(2)旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向跳動(dòng)造成泵軸彎曲;

(3)軸承端面磨損，會(huì)造成軸向不平衡;

(4)葉輪跳動(dòng)與泵殼產(chǎn)生摩擦、磨損和撞擊，會(huì)造成葉輪、泵殼斷裂損壞;

(5)TRG表指示過(guò)大，自動(dòng)控制系統(tǒng)報(bào)警或停車;

表1 軸承磨損極限表

圖3 軸承與軸套結(jié)構(gòu)示意圖

表2 軸向竄量極限表

2.2 軸承磨損的危害

屏蔽泵定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套的隙很小，約1～2 mm［3-4］.轉(zhuǎn)子組件位于軸承磨損的最低點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子屏蔽套與定子屏蔽套產(chǎn)生相對(duì)摩擦，長(zhǎng)時(shí)間磨損，定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套的非磁性外表面的耐腐蝕薄板受損.輸送的液體侵入定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，浸蝕屏蔽泵AB線圈(如圖4所示)，造成主線圈受損短路，屏蔽電機(jī)燒毀.屏蔽泵軸承磨損，間隙增大，所輸出的波形如圖5所示.

圖4 屏蔽泵線圈嵌線結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 軸承磨損前后輸出的波形示意圖

3 屏蔽泵軸承磨損的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

屏蔽泵TRG監(jiān)測(cè)裝置可用于現(xiàn)場(chǎng)檢查監(jiān)視和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離監(jiān)控.屏蔽泵出現(xiàn)異?，F(xiàn)象或故障時(shí)，可立即報(bào)警，自動(dòng)停車.防止燒泵等設(shè)備事故的發(fā)生.屏蔽泵TRG表在監(jiān)控軸承磨損狀況時(shí)，以綠區(qū)、黃區(qū)和紅區(qū)三個(gè)區(qū)域軸承的磨損情況判斷屏蔽泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如圖6所示.

圖6 監(jiān)控用TRG表外型結(jié)構(gòu)示意圖

屏蔽泵在檢修完畢后試運(yùn)轉(zhuǎn)與連續(xù)工作運(yùn)轉(zhuǎn)所出現(xiàn)的狀態(tài)有所不同.主要表現(xiàn)在TRG表的綠、黃、紅三個(gè)區(qū)域的表示的內(nèi)容、判斷標(biāo)準(zhǔn)及處置方法有所不同.如表3～4所示.所以，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況進(jìn)行判斷及處理.

表3 屏蔽泵連續(xù)工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)TRG表監(jiān)控狀況

表4 屏蔽泵檢修完畢后試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)TRG表監(jiān)控狀況

4 結(jié) 論

本文旨在介紹屏蔽泵在應(yīng)用過(guò)程中軸承磨損對(duì)泵影響問(wèn)題及事故處理方法，文中涉及的部分?jǐn)?shù)據(jù)不能完全被照搬應(yīng)用，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況斟別采用.

［1］關(guān)醒凡.泵的理論與設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

［2］Q/DDP.J.0201-2003屏蔽電泵，大連帝國(guó)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［Z］.

［3］ISO15783-2002E無(wú)軸封回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵—Ⅱ類—技術(shù)要求［Z］.

［4］API685-2000石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用無(wú)密封式離心泵［Z］.