離心泵滑動軸承溫度偏高原因與對策

羅 宏

（中海油銷售東莞儲運有限公司，廣東東莞 523988）

0 引言

公司100km多的Φ457mm成品油管線，管線首站有4臺串聯(lián)輸油主泵，負責把煉廠的成品油管輸?shù)焦芫€末站。所用BA4001泵為水平中開多級式離心泵，蝸殼式結(jié)構設計，葉輪采用對稱布置形式，基本平衡軸向力，各級蝸殼采用互成180°布置形式，基本平衡徑向力。泵采用3級結(jié)構形式，總揚程300m，流量830m3/h，轉(zhuǎn)速2980r/min，電機功率800kW。

1 滑動軸承的結(jié)構與原理

滑動軸承主要由軸瓦、軸承座、甩油環(huán)、測溫元件、前后端蓋、風扇等組成。軸瓦承受泵運轉(zhuǎn)時的徑向力，甩油環(huán)供應軸瓦的潤滑油，風扇為軸承提供散熱，恒位油杯保證整個軸承的潤滑油始終保持在設定位置，滑動軸承的測溫元件，設置溫度保護為80℃報警，90℃停機。

2 檢修過程

泵自投產(chǎn)以來已經(jīng)運行了將近8a，由于管線采用油品間歇輸送，輸油主泵每年運行時間不長，故一直沒有進行檢修。近年來，隨著管線的滿負荷運行，輸油主泵也進入了長周期運行狀態(tài)。考慮到油泵各構件的磨損情況，使用方?jīng)Q定對油泵進行大修。主要進行泵解體拆檢維修，更換機械密封、軸瓦、軸承各磨損件及密封件，轉(zhuǎn)子動平衡，更換潤滑油脂等作業(yè)。

檢修單位拆卸輸油主泵電機和對泵轉(zhuǎn)子做動平衡后，回裝電機和轉(zhuǎn)子并測量軸瓦間隙，之后對輸油主泵新軸瓦調(diào)間隙，軸承箱密封墊改石棉墊為銅墊。輸油主泵回裝完成后開始試泵，B-A4001泵前滑動軸承溫度高停泵。檢修人員為處理軸瓦溫度高問題重新刮瓦后繼續(xù)試運行輸油主泵，運行近24h后正常停輸，泵軸瓦溫度正常但非驅(qū)動端機械密封滲漏。

處理完機械密封滲漏問題后繼續(xù)測試油泵，發(fā)現(xiàn)后滑動軸承溫度緩慢上升，運行近4h后，軸承溫度＞70℃，為防止燒瓦停泵。

檢修單位為處理輸油主泵軸瓦運行溫度高的問題，用4個月時間，反復采取刮瓦、間隙調(diào)整、更換泵級間密封環(huán)、更換不同牌號的潤滑油、調(diào)整泵底座螺栓來消除油泵進出口管道應力等措施，但仍未解決問題，泵一直不能正常運行，嚴重影響了生產(chǎn)。

3 原因分析與問題處理

靜止時軸頸位于軸瓦內(nèi)孔的下部，直接與軸瓦接觸，這時軸中心與軸承中心的垂直距離為OO＇。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，軸頸與軸瓦之間有直接摩擦，隨著軸頸轉(zhuǎn)動，潤滑油由于黏性而附著在軸頸表面，被卷入軸頸與軸瓦的楔形間隙之中。油在楔隙中產(chǎn)生油壓，油隙漸窄的部位油壓較大，這個油壓可將軸頸托起，使其在油膜上懸浮旋轉(zhuǎn)，從而避免金屬的直接接觸。由于油壓分布不均勻，且在軸頸與軸瓦間必須有一楔形間隙，此時軸頸中心不在軸承中心，而是在軸瓦的斜下方（圖1）。

油膜的形成受轉(zhuǎn)速、油黏度、間隙及載荷等因素影響。當轉(zhuǎn)速越高，被帶入楔隙的油越多，油膜壓力越大，所以承載能力越大。油的黏度越大，被帶入楔隙的油量越多，油膜的承載能力也越大。但過高的黏度則增加摩擦，導致軸瓦發(fā)熱，軸瓦的發(fā)熱使整個軸承溫度升高，又使?jié)櫥宛ざ冉档停@一過程只有在達到平衡時，軸承才能夠穩(wěn)定運行。在操作時如超負荷或負荷突變，油膜壓力無法平衡負荷，常導致軸瓦合金層燒毀。

現(xiàn)場人員經(jīng)過測試和分析，決定統(tǒng)籌考慮，先后從聯(lián)軸器的軸向安裝間距、聯(lián)軸器的徑向同心度、軸瓦與軸頸的間隙、軸承蓋的壓緊力及軸承箱的清理等方面逐一進行排查，最終解決了問題。

（1）膜片撓性聯(lián)軸器的拆檢，測量聯(lián)軸器原始安裝間距為174mm，比聯(lián)軸器廠家推薦的安裝間距170mm大了4mm。將電機向泵側(cè)位置移動，使聯(lián)軸器安裝間距變成171.5mm，聯(lián)軸器的軸向位移減小，泵軸受到的軸向力降低，從而使泵的振動也同時減小。

（2）聯(lián)軸器找正，調(diào)整聯(lián)軸器同心度，使聯(lián)軸器徑向偏差和軸向偏差＜0.1mm，進一步降低了泵的振動。對聯(lián)軸器采用3表法找正，徑向1塊表，軸向?qū)ΨQ布置2塊表，可以減少因軸躥動造成的誤差，提高測量準確度。檢測數(shù)據(jù)見表1和表2，表2中Ai=(Ai＇+Ai＂)/2，i=1，2，3，4。

圖1 軸頸與軸瓦油壓分布

表1 徑向找正

（3）軸瓦與軸頸間隙應適當，過大則降低軸承承載能力及旋轉(zhuǎn)精度，并且油膜容易振動。間隙過小則容易發(fā)熱，軸頸與軸瓦的接觸角應在（60°～70°），太小加劇磨損，太大則油膜形成較困難。同時，通過刮研和涂色法進行檢查，提高接觸角范圍內(nèi)的接觸點數(shù)。另外，為了防止軸瓦在工作過程中可能發(fā)生轉(zhuǎn)動和軸向移動，除了配合過盈和止動零件外，軸瓦還必須通過增減軸承蓋與軸承座接合面處的墊片厚度來調(diào)整軸瓦的壓緊力。

表2 軸向找正

通過對軸瓦重新刮修，使軸瓦襯層平整，頂隙和側(cè)隙符合要求（表3），緊力適中，泵在運行過程中軸與軸瓦之間的潤滑油能形成良好的油膜，不僅能托起泵軸，還能及時帶走熱量。

表3 軸瓦重新刮修后軸襯數(shù)據(jù)及頂隙和側(cè)隙

（4）軸承箱的清理。徹底清洗軸承箱，拆下底蓋板清除污垢，清除加油孔蓋帽污垢；疏通加油孔蓋帽呼吸針孔，保持潤滑油的清潔和防止油箱滲油。

（5）檢修后，測量泵的振動和軸承的溫度均正常（表4），滿足運行需求，輸油主泵正式投入運行。

表4 檢修后軸承的溫度

4 結(jié)束語

離心泵滑動軸承運行溫度偏高是一個系統(tǒng)性的問題。泵在運行中，軸與軸瓦之間的潤滑油應形成良好油膜，油膜不僅能托起泵軸，還能及時帶走熱量。維修中要針對問題現(xiàn)象進行系統(tǒng)分析，從聯(lián)軸器的安裝間距、聯(lián)軸器的同心度找正、軸瓦與軸頸的間隙等方面逐一進行排查，現(xiàn)場進行測量，數(shù)據(jù)要精準。有時故障現(xiàn)象出現(xiàn)在設備的某個局部，但引發(fā)故障的原因不僅僅在局部本身，要拓展一下思路，從相關聯(lián)的大系統(tǒng)全面考慮，往往可收到奇效。