QG400/300型泵軸承損壞原因分析及處理

高勝利

摘 要：本文以某熱電公司QG400/300型泵為例，在機(jī)組運(yùn)行中該泵的非驅(qū)動(dòng)軸承溫度持續(xù)上升，多次利用機(jī)組停備機(jī)會(huì)，對(duì)該泵進(jìn)行檢修，更換軸承，效果不佳，針對(duì)這一現(xiàn)象，對(duì)引起該型泵運(yùn)行中推力軸承頻繁損壞的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢修，進(jìn)行多次試驗(yàn)論證，找出了導(dǎo)致該泵運(yùn)行中軸承溫度升高的主要影響因素，并提出了針對(duì)性的檢修及運(yùn)行措施，實(shí)施后收到了較好效果：該型泵運(yùn)行中軸承頻繁損壞的問(wèn)題得到了徹底解決。

關(guān)鍵詞：軸承 損壞原因 分析 處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（b）-0119-03

Abstract： In this paper， a thermoelectric company QG400 / 300 pump， for example， in the unit operation of the pump non-drive bearing temperature continues to rise， repeatedly use the unit to stop the opportunity to repair the pump， replace the bearing， the effect is poor， Aiming at this phenomenon， the causes of frequent damage of thrust bearing in the operation of the pump are analyzed. Through the field maintenance， it is proved that the main factors that cause the bearing temperature rise during the operation of the pump are found， And put forward the targeted maintenance and operation measures， after the implementation of the received good results： the pump running in the bearing damage to the problem has been completely resolved.

Key Words：Bearing； Damage Cause；Analysis； Countermeasures

某熱電公司采用80CHTA/4SP型汽動(dòng)給水泵，配套QG400/300型汽動(dòng)前置泵，前置泵設(shè)計(jì)效率為82%，配置YKK450-4型電動(dòng)機(jī)。1號(hào)機(jī)組于2010年12月15日通過(guò)168h試運(yùn)行，在試運(yùn)期間，汽前泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度為50℃，比2號(hào)機(jī)汽動(dòng)前置泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度高9℃。在機(jī)組負(fù)荷為300MW、給水流量為1079t/h時(shí)，汽動(dòng)前置泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度達(dá)到52℃。2011年9月份1號(hào)機(jī)組停備后再次開(kāi)機(jī)時(shí)，在機(jī)組負(fù)荷為300MW時(shí)，汽動(dòng)前置泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度增加到55℃，之后每次停運(yùn)后再次啟動(dòng)，汽前泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度均出現(xiàn)1℃～2℃的升高。2014年3月份，機(jī)組負(fù)荷300MW時(shí)，汽前泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度已升至56.5℃，同時(shí)軸承振動(dòng)值也上升。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介及問(wèn)題的提出

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

某熱電公司2×300MW機(jī)組QG400/300型汽泵前置升壓泵，為某集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的單級(jí)雙吸蝸殼離心泵。

（1）QG400/300型泵設(shè)計(jì)參數(shù)。

設(shè)計(jì)流量 1358m/h；

設(shè)計(jì)揚(yáng)程 122m水柱；

效率 81%；

必需汽蝕余量 4m；

轉(zhuǎn)速 1490rpm；

軸功率 510kW；

最小流量 320m/h；

關(guān)閉點(diǎn)揚(yáng)程 150m水柱。

（2）QG400/300型泵轉(zhuǎn)子支承型式及軸承布置。

該型泵轉(zhuǎn)子支承型式為單支承雙向定位型式。即以非驅(qū)動(dòng)端2盤(pán)角接觸球軸承定位型式。該泵結(jié)構(gòu)為單級(jí)雙吸蝸殼泵。軸承做如下布置，即在驅(qū)動(dòng)端配以1個(gè)6217型深溝球軸承支承承受徑向力，非驅(qū)動(dòng)端配以2個(gè)7314型角接觸球軸承，承受徑向力及軸向力，背對(duì)背安裝以平衡殘余軸向推力。軸承潤(rùn)滑方式為自潤(rùn)滑。

（3）該型泵轉(zhuǎn)子剖面圖具體情況見(jiàn)圖1。

1.2 問(wèn)題的提出

該泵自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，即頻繁出現(xiàn)自由端推力軸承損壞缺陷，諸如，保持架損壞、滾珠點(diǎn)蝕以及外圈磨損等，最短僅運(yùn)行3個(gè)月即出現(xiàn)軸承損壞情況，威脅汽泵組的安全穩(wěn)定運(yùn)行；為此，對(duì)該泵自由端推力軸承損壞原因從設(shè)計(jì)、運(yùn)行、檢修安裝維護(hù)等方面進(jìn)行了專(zhuān)題分析，并采取了針對(duì)性較強(qiáng)的“壓鉛絲法”安裝調(diào)整措施，收到了較好效果，簡(jiǎn)要介紹如下。

2 原因分析

2.1 從設(shè)計(jì)上分析

軸向力偏大的影響，特別是低負(fù)荷時(shí)軸向力偏大的影響。低負(fù)荷時(shí)泵轉(zhuǎn)子反復(fù)發(fā)生軸向竄動(dòng)說(shuō)明泵存在著較大的殘余軸向力，離心泵產(chǎn)生軸向推力的主要因素有以下幾個(gè)方面。

（1）葉輪前后蓋板不對(duì)稱(chēng)，兩側(cè)流體壓力分布不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的軸向力。此力方向指向葉輪入口。這個(gè)軸向力是泵的軸向推力的主要組成部分。

對(duì)于一般離心泵，可按下式估算軸向力：

A=kρgH1π（Rm2-Rh2）i[1]

A：總的泵軸向力（N）；

Hi：泵單級(jí)揚(yáng)程（m）；

Rm：葉輪密封環(huán)半徑（m）；

Rh：葉輪輪轂半徑（m）；

i：泵級(jí)數(shù)；

k：系數(shù)。endprint

當(dāng)ns=30～100時(shí)，k=0.6；當(dāng)ns=100～220時(shí)，k=0.7；當(dāng)ns=240～280時(shí)，k=0.8。

該型泵為單級(jí)雙吸泵，不存在葉輪前后蓋板不對(duì)稱(chēng)情況；但存在弱密封環(huán)間隙磨損不同，或葉輪加工尺寸精度影響。

（2）動(dòng)反力。為流體動(dòng)量變化產(chǎn)生的軸向力。此力指向葉輪后面，是由流體在葉輪中流動(dòng)方向改變而引起的。

（3）軸肩等軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)引起的軸向力。方向要視具體結(jié)構(gòu)才能確定。

（4）轉(zhuǎn)子重量引起的軸向力。該力與轉(zhuǎn)子的布置方式有關(guān)，通常只存在于立式泵中。

從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看，該QG400/300型單級(jí)雙吸泵轉(zhuǎn)子支承型式為單支承雙向定位型式，以非驅(qū)動(dòng)端2盤(pán)推力軸承定位型式。該型泵軸向力大部分被雙吸葉輪平衡掉，但由于低負(fù)荷時(shí)，葉輪出口回流較大，即動(dòng)反力作用較大，因此仍存在較大軸向推力作用在該型泵上。并由安裝在自由端的1對(duì)7314型角接觸推力球軸承承擔(dān)。

2.2 從運(yùn)行情況分析

在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，采用汽泵全程啟動(dòng)方式，存在該型泵在低負(fù)荷區(qū)間較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行影響，特別是低負(fù)荷時(shí)由于密封環(huán)間隙大給水回流帶來(lái)的動(dòng)反力的影響。

從上次解體檢修記錄情況看，自由端密封環(huán)間隙為：

Ф290-Ф288.6=1.4mm

驅(qū)動(dòng)端密封環(huán)間隙為：

Ф289.92-Ф288.44=1.48mm

密封環(huán)間隙即已超標(biāo)。

2.3 從檢修安裝情況分析

從安裝情況看，存在軸向間隙調(diào)整偏大的影響，在自由端安裝的2盤(pán)7314型角接觸推力球軸承未起到軸向定位及平衡軸向推力的作用。從實(shí)際測(cè)量數(shù)值也充分證明這一點(diǎn)，軸向間隙達(dá)到0.70～1.0mm，遠(yuǎn)大于0.12～0.20mm標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 檢修措施

首先在檢修安裝工藝上，采取特殊的調(diào)整措施。本文推薦的方法為“壓保險(xiǎn)絲法”，用來(lái)測(cè)量推力間隙的方法，重新定位推力軸承軸向間隙0.12～0.20mm，避免推力軸承竄裝不到位導(dǎo)致推力間隙測(cè)量不準(zhǔn)。

3.2 運(yùn)行措施

建議機(jī)組啟動(dòng)，采用汽泵全程啟動(dòng)方式時(shí)，盡量減少汽前泵低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，以避開(kāi)低負(fù)荷給水回流引起動(dòng)反力的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

某熱電公司2×300MW機(jī)組QG400/300型汽泵前置升壓泵，在運(yùn)行中發(fā)生泵體非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度持續(xù)升高，多次檢修更換新軸承效果不佳。經(jīng)對(duì)引起該型泵運(yùn)行中推力軸承頻繁損壞的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，通過(guò)多次檢修和試驗(yàn)論證，經(jīng)采取上述相應(yīng)檢修、運(yùn)行措施后，該泵自由端推力軸承溫度運(yùn)行中保持穩(wěn)定，損壞事故大幅降低，目前通過(guò)執(zhí)行上述檢修及運(yùn)行措施后，該泵能保持連續(xù)運(yùn)行18個(gè)月以上未發(fā)生問(wèn)題，此軸承溫度高的問(wèn)題得以解決，特別是采取的上述檢修運(yùn)行措施，對(duì)處理同型泵類(lèi)似問(wèn)題，有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)（498-500）[Z].

[2] 某集團(tuán)核電泵業(yè)該型泵結(jié)構(gòu)說(shuō)明書(shū)[Z].

[3] 楊詩(shī)成，王喜魁.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.endprint