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(中國石油 獨山子石化分公司 煉油廠 ， 新疆 獨山子 833699)

重整P-205B泵軸承過熱原因分析及處理方法

李俊慶,王忠軍

(中國石油 獨山子石化分公司 煉油廠 ， 新疆 獨山子 833699)

針對重整P-205B機泵軸承溫度一直偏高的故障現(xiàn)象，對軸承游隙、葉輪所受軸向力、軸承的潤滑、葉輪口環(huán)的間隙等原因進行了分析，采取縮短葉輪與密封軸套間距離和增大平衡孔面積的方法,解決了該泵軸承溫度長期偏高的問題，避免軸承抱軸引起事故的發(fā)生。

軸承； 軸向力； 葉輪口環(huán)； 損壞； 原因分析

獨山子煉油廠重整裝置P-205B泵為大連蘇爾壽公司生產的單級懸臂離心泵，型號ZE880-4500，潤滑方式為油霧潤滑，介質為汽油，泵進口壓力為1.1 MPa，出口壓力為3.5 MPa。

P-205B泵于2007-09安裝，2007-12出現(xiàn)過泵自停的故障，對泵拆檢后并未發(fā)現(xiàn)異常。2008-06，泵聯(lián)軸器側軸承出現(xiàn)當天溫度升高較快的現(xiàn)象，現(xiàn)場操作人員隨即進行了切泵處理，檢查軸承并無磨損痕跡，也未更換軸承，2008-10切換該泵后一直運行正常。自2011年使用BH550狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對此泵監(jiān)測以來發(fā)現(xiàn)，P-205B泵每年5月底都會出現(xiàn)軸承溫度偏高的現(xiàn)象，最高溫度達到71 ℃，但在進入10月后泵軸承溫度正常。

2016-06-15對P-205B泵進行狀態(tài)監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)，前軸承加速度包絡波形圖幅值最高為1.6，沖擊能量較大且軸承溫度達到73 ℃，初步判斷是軸承保持架、外圈存在故障[1]。P-205B泵上次更換軸承時間為2011-10，軸承運行周期較長，需要開展預知檢修。

1 故障現(xiàn)象

2016-06-24對P-205B泵進行大修發(fā)現(xiàn)，泵葉輪側7312軸承上有較多油泥且滾道有輕微的磨痕，聯(lián)軸器側7312軸承外圈有結焦現(xiàn)象且磨痕嚴重。當時分析認為，軸承上油泥較多導致散熱不良引起軸承溫度高，于是更換新了的軸承。

當天檢修完畢后開機，機泵運行1 h左右軸承溫度上升到65 ℃左右，且在氣溫較高的下午軸承溫度達到了72 ℃。作業(yè)人員對該泵進行狀態(tài)監(jiān)測，具體數(shù)據為速度4.2 mm/s、加速度12.0 m/s2、gIE=0.1，均在正常范圍內。

2016-07-01上午，在提高泵質量流量(約5 t/h)后的幾個小時，于18∶00測得機泵聯(lián)軸器側軸承溫度上升到120 ℃，嚴重超過軸承的允許溫度。停泵后再次對泵進行拆檢，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器側的一個7312軸承外圈、內圈有較嚴重的磨痕，并且滾道表面有過熱現(xiàn)象，潤滑油也有結焦現(xiàn)象。

2 數(shù)據測量及原因分析

2.1數(shù)據測量

(1)葉輪口環(huán)間隙 拆檢后測得葉輪口環(huán)的進口口環(huán)間隙值為0.62 mm，出口口環(huán)間隙值為0.6 mm。查閱文獻[2]葉輪口環(huán)間隙值的標準，得知進、出口環(huán)間隙符合要求。

(2)葉輪的平衡孔面積 對于平衡孔的直徑，一般取平衡孔截面總面積為密封環(huán)間隙環(huán)形截面面積的2.5～4倍[3]。 原葉輪3個平衡孔的直徑均為?8 mm，泵葉輪后蓋板密封環(huán)直徑為?145.2 mm，泵蓋口環(huán)直徑為?145.8 mm，其環(huán)間隙面積為155.5 mm2，而3個?8 mm的平衡孔總面積為150.72 mm2，此數(shù)值遠小于間隙面積的2.5～4倍。

(3)葉輪流道位置 經過實際測量得知，葉輪流道偏向于泵的入口端約2.5 mm，葉輪流道和蝸殼流道不對中。由此判斷液體在泵出口處存在渦流，會產生一定的軸向力，不符合設計要求。

2.2原因分析

P-205B泵在檢修后一周內運行正常，但在增大流量后軸承溫度突然升高，由此推斷該泵可能存在軸向力不平衡問題[4]。

軸向力是多種原因引起的葉輪軸向負荷的合力，但最主要的部分為葉輪前后蓋板外側泵腔壓力的非平衡性造成的，見圖1。圖中，Dh為軸直徑，Db為平衡孔中心距，Dm為葉輪出口口環(huán)直徑，b為葉輪出口口環(huán)間隙寬度，L2為口環(huán)間隙的長度，R2為葉輪半徑，mm；p1為葉輪入口壓力，p為平衡室壓力，p2為葉輪出口壓力，MPa。

圖1 葉輪前后腔結構示圖

綜上所述，葉輪流道和蝸殼流道不對中導致軸向力增大和葉輪平衡孔面積過小不能有效平衡軸向力是故障發(fā)生的主要原因。

3 采取措施[5-15]

單級離心泵平衡軸向力的主要方法就是在葉輪后蓋板上裝密封環(huán)和開平衡孔，這樣可以平衡轉子的大部分軸向力，較少部分軸向力由角接觸軸承來平衡[5]。

將重整P-205B泵葉輪與密封軸套之間的距離減小2.5 mm，讓葉輪流道與蝸殼流道處在同一平面內，從而從根本上降低該泵運行中產生的軸向力，見圖2。

圖2 車削示圖

增大平衡孔的面積，用以平衡運行中產生的軸向力。

根據文獻[6]可得到轉子的軸向力公式：

(1)

其中

(2)

式中，F(xiàn)為泵的軸向力，N；ρ為介質密度，kg/m3；g為重力加速度，g=9.8 m/s2；ΔH為葉輪平衡孔兩側的壓力差，MPa。

由式(1)、式(2)可得:

(3)

從式(3)中可以看出，Dm、Dh、p1為固定值,F的大小主要由p來決定。

由文獻[7]可知:

(4)

其中

式中，ω為葉輪旋轉角速度，rad/s；Rm為葉輪出口口環(huán)半徑，Rm=Dm/2，mm；ζm為密封阻力系數(shù)(介質流過口環(huán)間隙的阻力系數(shù))；λ為沿程阻力系數(shù)，λ=0.04～0.06[8]；v為液體流過口環(huán)間隙的平均流速，m/s；qV為介質通過口環(huán)間隙的體積流量，m3/s。

從以上公式可以看出，在泵的工況確定后，只有v是變量，v的變化和平衡孔大小密切相關。平衡孔增大，q值就增大，v值也隨著變大。v值的增大將導致p變小，而軸向力F的大小和p值變化成正比關系。由此判斷，平衡孔的增大將導致軸向力F變小。

考慮平衡孔截面總面積為密封環(huán)間隙環(huán)形截面面積的2.5～4倍[3]，須將葉輪3個均布平衡孔均擴至?12 mm，平衡孔總面積增至339.28 mm2，此時平衡孔總面積與口環(huán)間隙面積的比值接近2.5，可滿足標準要求。

4 結語

對重整P-205B泵采取文中所述措施進行改造之后，軸承溫度一直保持在45～50 ℃，2016-07運行至今狀況非常良好，徹底解決了機泵軸承溫度高的問題。

軸承運行溫度偏高在機泵中很常見，多數(shù)情況下由于沒有影響到泵的基本運行而經常不被受到重視，或者只是簡單檢查軸承安裝過程中的注意事項，比如測量軸承的游隙，軸承與軸、軸承箱的配合間隙，軸承的軸向間隙及軸的彎曲度等，并沒有考慮軸承所受的軸向力是否過大。通過此次對該泵的檢修，了解了軸承溫度持續(xù)偏高的原因，此改造經驗可為解決同類問題提供新的思路。

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(許編)

AnalysisoftheCausesandTreatmentMethodsofReformingP-205BPumpBearingDamage

LIJun-qing,WANGZhong-jun

(Processing Plant, Dushanzi Petrochemical Company of CNPC, Dushanzi 833699, China)

The failure phenomenon of the high temperature of the P-205B engine pump bearing were studied, and possible causes ranging from bearing clearance, impeller axial force, bearing lubrication, and clearance of blade ring were thoroughly discussed. The problem of high bearing temperature of the pump is solved by reducing clearance between impellers and seal bearing sleeve and enlarging cross section area of balance holes, and shaft locked up accident is avoided thereafter.

bearing; axial force; impeller ring; damage; cause analysis

TQ050.7； TE969

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.04.013

1000-7466(2017)04-0068-04①

2017-02-16

李俊慶(1982-)，男，河南開封人，助理工程師，學士，主要從事泵、壓縮機等設備的檢修、維護工作。