長(zhǎng)軸深井泵振動(dòng)異常原因分析與處理對(duì)策

孫貴容 陳曉春

國(guó)電浙江北侖第一發(fā)電有限公司 浙江寧波市

一、概況

電廠機(jī)組排水槽用12臺(tái)排水泵均為長(zhǎng)軸深井泵，作用是將機(jī)組排水槽內(nèi)收集的水（主要為鍋爐排污水）送至工業(yè)污水池凈化處理。泵垂直安裝于水池上。泵的啟停由液位開關(guān)自動(dòng)控制，軸承潤(rùn)滑為自潤(rùn)滑，無外接潤(rùn)滑水。泵工作時(shí)因無人值守，振動(dòng)異常初期不易發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常造成斷軸、支架、導(dǎo)流殼、葉輪損壞事故。

二、深井泵結(jié)構(gòu)介紹

深井泵主要由帶有濾水管的泵體、裝有傳動(dòng)軸的揚(yáng)水管、泵座和電機(jī)4部分組成，前2部分位于井下，后2部分位于井上。

（1）泵體部分。主要包括濾水管、葉輪、錐套、下導(dǎo)流殼、中導(dǎo)流殼、上導(dǎo)流殼、導(dǎo)流殼軸承、傳動(dòng)軸和支架，葉輪靠錐套緊固在泵軸上。

（2）揚(yáng)水管部分。由揚(yáng)水管、傳動(dòng)軸、支架（含支架軸承）和聯(lián)軸器等零件組成。揚(yáng)水管之間用法蘭連接，傳動(dòng)軸之間聯(lián)軸器為螺紋連接。支架安裝在兩段揚(yáng)水管之間，內(nèi)有橡膠軸承，作為傳動(dòng)軸的徑向支承。導(dǎo)流殼內(nèi)裝有橡膠軸承，作為泵軸的徑向支承。

（3）泵座部分。由泵座、填料裝置和引水管等部件組成，由4只地腳螺拴將泵座固定于基礎(chǔ)上，電機(jī)安裝在泵座上。

（4）電機(jī)部分。由電機(jī)、電機(jī)軸和調(diào)節(jié)螺母組成，電機(jī)固定在泵座上。電機(jī)軸用螺紋聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸連接，穿過電機(jī)空心軸，通過鍵與電機(jī)連接。

為了使葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)既不與導(dǎo)流殼發(fā)生摩擦，又能達(dá)到性能要求，通過調(diào)節(jié)螺母來調(diào)整導(dǎo)流殼與葉輪之間的軸向間隙。轉(zhuǎn)子重量靠電機(jī)頂端的間隙調(diào)整螺母將其懸吊在電機(jī)推力軸承上，而泵的靜子部分則通過揚(yáng)水管懸吊在泵座上。泵軸承潤(rùn)滑為自潤(rùn)滑，無外接潤(rùn)滑水管。

三、故障原因分析

泵自安裝以來，多次發(fā)生振動(dòng)異常，造成傳動(dòng)軸彎曲、斷裂，支架和導(dǎo)流殼內(nèi)孔嚴(yán)重磨損變形、支架碎裂，葉輪脫落、磨損、導(dǎo)流殼螺栓斷裂、脫落，甚至電機(jī)損壞等事故。根據(jù)日常檢修經(jīng)驗(yàn)，可歸納出振動(dòng)異常的原因。

1.徑向?qū)蜉S承失效

橡膠具有高耐磨性，對(duì)安裝誤差和撞擊的靈敏度低，價(jià)格低廉，重量輕，并可大大簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，因其良好的綜合性能，在制泵業(yè)中，作為滑動(dòng)軸承材料已得到了廣泛的應(yīng)用。深井泵中的徑向?qū)蜉S承均采用橡膠軸承。

（1）橡膠軸承脫位引起支承失效。深井泵的徑向軸承分導(dǎo)流殼軸承（圖1）和支架軸承（圖2）兩種。徑向軸承均有向外凸起部分，該凸起即為橡膠軸承安裝在導(dǎo)流殼、軸承支架中的定位部件，如在安裝時(shí)，軸承安裝不到位（即凸起未卡入導(dǎo)流殼、支架軸承相對(duì)應(yīng)的凹槽中），橡膠軸承在泵運(yùn)行中脫位、脫落，失去支承作用。另一種情況是，橡膠軸承尺寸片偏小，與導(dǎo)流殼或軸承支架配合緊力不夠，運(yùn)行中發(fā)生脫落。

圖1 導(dǎo)流殼軸承

圖2 支架軸承

（2）潤(rùn)滑水中斷引起橡膠軸承燒毀。橡膠軸承的導(dǎo)熱性很差，必須對(duì)其進(jìn)行冷卻，且軸承溫度應(yīng)＜90℃。深井泵一般采用自潤(rùn)滑（裝防砂套管除外）。泵葉輪松動(dòng)、進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞、液位低等情況都會(huì)造成出力不足或無出力，橡膠軸承得不到有效潤(rùn)滑和冷卻，引起軸承燒毀。另外，如泵深度較深，泵在檢修后或久停后啟動(dòng)，啟動(dòng)前未按規(guī)定注水，在軸承能承受的極限時(shí)間內(nèi)得不到潤(rùn)滑，也會(huì)造成軸承燒毀。

2.軸或軸系彎曲

泵軸在加工質(zhì)量差，或運(yùn)輸、保管不當(dāng)，造成泵軸彎曲度超標(biāo)。聯(lián)軸器與各軸連接時(shí)，配合間隙過大或裝配不到位，致原本彎曲度在規(guī)定范圍內(nèi)的軸連接后，整個(gè)軸系發(fā)生彎曲。彎曲的軸或軸系運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生圓周方向上的力，與導(dǎo)向軸承發(fā)生撞擊，引起振動(dòng)。同時(shí)，軸彎曲后，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸承瞬間受力不均，發(fā)生變形、磨損損壞。

3.揚(yáng)水管、傳動(dòng)軸及軸承支架不同軸

揚(yáng)水管兩端用于連接的法蘭與揚(yáng)水管經(jīng)焊接連接，支架軸承則安裝于兩段揚(yáng)水管間，靠法蘭定位。如在制作過程中，兩端面法蘭不平行或與揚(yáng)水管不垂直，造成軸承支架與揚(yáng)水管不同心，引起振動(dòng)異常。

4.軸頸腐蝕

橡膠對(duì)碳鋼有腐蝕性，如新軸軸頸表面未經(jīng)鍍鉻或其他熱處理，表面容易腐蝕，軸頸腐蝕后，表面粗糙，對(duì)橡膠軸承的磨損也加重，橡膠軸承磨損變薄甚至磨穿，軸失去有效支撐而產(chǎn)生晃動(dòng)引起泵振動(dòng)。泵軸晃動(dòng)還會(huì)將導(dǎo)流殼、支架軸承內(nèi)孔磨損報(bào)廢。

四、控制措施及對(duì)策

1.零部件質(zhì)量控制

在組裝前，應(yīng)嚴(yán)格檢查、測(cè)量各軸承外徑、內(nèi)孔直徑；檢查測(cè)量各導(dǎo)流殼、軸承支架內(nèi)孔尺寸、內(nèi)孔圓度等，保證軸承與各導(dǎo)流殼內(nèi)孔和軸承支架的過盈配合量在0.20～0.55mm，軸頸與軸承的間隙保證在0.10～0.30mm。葉輪軸、傳動(dòng)軸、電機(jī)軸，以兩端外圓為基準(zhǔn)，其徑向跳動(dòng)應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1 深井泵各傳動(dòng)軸徑向跳動(dòng)允許值 mm

2.裝配質(zhì)量控制

（1）軸承的裝配。因軸承與各導(dǎo)流殼、軸承之間的配合為過盈配合，裝配時(shí)較困難，在軸承完全進(jìn)入孔內(nèi)后，應(yīng)檢查定位槽是否到位，如不到位，軸承容易脫落。

（2）揚(yáng)水管與傳動(dòng)軸的裝配：在裝配過程，每段軸和揚(yáng)水管裝好后，在支架未安裝情況下，應(yīng)檢查揚(yáng)水管與泵軸的同軸度，同軸度應(yīng)控制在單側(cè)偏差0.50mm以內(nèi)。如偏差超過0.5mm，則應(yīng)檢查揚(yáng)水管與端面連接法蘭的垂直度（也或連接螺栓緊力不對(duì)稱）及軸的彎曲度。

判斷是軸或是揚(yáng)水管引起的不同心方法是：提起轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，檢查同心度偏差位置有無變化，如果偏差位置與軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置一致，則判定為軸彎曲，如偏向位置不變，則為揚(yáng)水管不垂直。

3.運(yùn)行控制

泵啟停時(shí)，應(yīng)控制一定的液位。啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)泵深度確定啟動(dòng)水位，確保橡膠軸承在其承受溫度極限值前得到潤(rùn)滑冷卻。停泵水位應(yīng)控制在進(jìn)口導(dǎo)流殼下法蘭為最低，防止吸入空氣。由水位控制自動(dòng)啟停的泵，則應(yīng)定期檢查液位開關(guān)，避免因液位開關(guān)失靈導(dǎo)致打空泵。

進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞也是打空泵的主要原因之一。泵如不是連續(xù)運(yùn)行，水中的雜質(zhì)，如灰渣、泥漿等會(huì)慢慢沉淀，長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)后，雜物、沉淀物將進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞，泵打空泵，至軸承缺少潤(rùn)滑水而燒毀。故應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，定期檢查、清理泵進(jìn)口濾網(wǎng)及池底，防止濾網(wǎng)堵塞。

五、結(jié)束語

深井泵故障主要是由振動(dòng)引起，在安裝、檢修時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，嚴(yán)格檢查各零部件尺寸，從源頭上控制振動(dòng)異常發(fā)生。同時(shí)，在泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定期檢查水位控制開關(guān)、泵振動(dòng)情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，避免造成事故擴(kuò)大。