蘇家軍,文全國,劉 煜,沙 輝,王傳榮

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化公司設備檢修公司，新疆 獨山子 833699)

某石化廠循環(huán)水泵是循環(huán)水裝置關鍵機泵，泵的停運將會使工藝流程中斷并導致下游其他裝置低負荷運行，且工藝特性決定該泵的運行狀況對全廠生產(chǎn)是否平穩(wěn)影響很大,因此循環(huán)水泵能否正常運轉直接關系到全廠的平穩(wěn)生產(chǎn)。該循環(huán)水泵運行過程中出現(xiàn)軸承振動正常但溫度高估值的現(xiàn)象，制約了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。如何進行故障消缺、延長使用壽命、確保生產(chǎn)安穩(wěn)長滿優(yōu)運行，成為設備管理的一個難點。

1 設備故障介紹

該廠循環(huán)水裝置兩臺水泵(見圖1)由美國古爾茲公司生產(chǎn)，水平剖分單級雙吸，兩端支承，功率1400 kW；聯(lián)軸器端為圓柱滾子軸承，非聯(lián)軸器端為雙列圓錐滾子軸承(見圖2)；軸承潤滑方式為飛濺潤滑，由汽輪機驅(qū)動。循環(huán)水泵基本參數(shù)如表1 所示。

表1 循環(huán)水泵基本參數(shù)【1】

圖1 循環(huán)水泵外貌

圖2 非聯(lián)軸器端軸承箱結構示意

兩臺循環(huán)水泵自2010年開工以來，非聯(lián)軸器端軸承溫度一直在報警位運行，且運行中升至85 ℃時仍未見停止上升趨勢(80 ℃報警，85 ℃聯(lián)鎖)，而振動均正常。按廠家提供的參數(shù)，泵正常運行時軸承溫度應在40～55 ℃之間。為保證裝置的正常運行，采用非常規(guī)操作方式(即在軸承箱上方澆冷卻水)強制冷卻，一旦停止?jié)菜?，溫度就會上升到報警值甚至?lián)鎖。兩臺循環(huán)水泵的非正常運行致使生產(chǎn)狀況極不穩(wěn)定，下游各生產(chǎn)裝置的運行也得不到穩(wěn)定保障。

2 軸承溫度高原因分析與要因確定

2.1 因素分析【2-3】

收集循環(huán)水泵設備基礎資料和開工以來運行數(shù)據(jù)，結合同類型設備運行狀況、狀態(tài)監(jiān)測圖譜、歷次檢修資料等，分析出可能引起循環(huán)水泵軸承溫度高的因素，如圖3和表2所示。

表2 循環(huán)水泵常見故障及處理措施【2，5】

圖3 循環(huán)水泵軸承溫度高原因分析樹【2-4】

2.2 因素排查及要因認定【4-6】

1)檢查循環(huán)水泵兩端軸承潤滑油路。經(jīng)通氣檢查，確認潤滑油路暢通。

2)對照軸承手冊及循環(huán)水泵隨機資料確認潤滑油牌號，并對軸承箱內(nèi)潤滑油進行取樣分析，結果顯示，油品均合格。

3)與廠商進行技術交流，確認此類循環(huán)水泵廣泛運用于同行業(yè)同類裝置，運行穩(wěn)定且故障率較低，可以排除泵設計及軸承選型問題；現(xiàn)場組織技術專家對循環(huán)水泵軸承安裝、定位尺寸等進行反復測量、確認，均符合要求。

4)檢查溫度探頭并校對，確認安裝完成后測試均正常。

5)反復確認工藝開機條件是否嚴格遵照操作規(guī)程操作，運行期間不做大調(diào)整；啟機初期運行正常，各項參數(shù)滿足工藝需求。但運行一段時間后軸承溫度快速上漲至報警值，再次對軸承箱體進行澆水這一非常規(guī)操作，隨著澆水時間的持續(xù)軸承溫度回落。

(續(xù)表2)

通過因素排查確定要因是循環(huán)水泵自潤滑冷卻未達到平衡(即熱不平衡)。造成熱不平衡的原因是自潤滑冷卻系統(tǒng)不合理，軸承正常運行時產(chǎn)生的熱量不能被有效帶走。潤滑油在軸承箱內(nèi)部循環(huán)，油溫僅靠軸承箱外部與運行環(huán)境進行熱交換來降溫，是達不到預期效果的，這會導致油溫下降緩慢，軸承熱量不能被及時帶走，從而導致軸承溫度升高【4】。

3 改造方案及措施

3.1 方案一：增加冷卻盤管【5-7】

按照熱交換原理，可在軸承箱體內(nèi)潤滑油油位以下增加一個冷卻盤管。冷卻水在盤管內(nèi)循環(huán)，可使?jié)櫥陀蜏亟档筒⑼ㄟ^潤滑油自循環(huán)將軸承運行過程中的熱量帶走，具體方案如圖4所示。

圖4 盤管布置示意

具體實施方案如下：在軸承箱體下部位置左右兩側各有一個31.75 mm(5/4″)管螺紋堵絲(見圖5)，利用這兩個孔重新做兩個堵絲，并在堵絲中心鉆孔(鉆孔直徑取決于最終的冷卻盤管直徑大小)，堵絲內(nèi)孔安裝O形圈密封，并將盤管從O形圈內(nèi)穿過；盤管內(nèi)通入冷卻水。盤管纏繞直徑、長度及管子直徑可根據(jù)現(xiàn)場測量并結合空間尺寸確定(見圖6)。

圖5 軸承箱體堵絲

圖6 盤管示意

盤管纏繞直徑不能超過70 mm，否則易頂住甩油環(huán)；為防止腐蝕穿孔，盤管材質(zhì)選擇不銹鋼，其管子直徑根據(jù)管子材質(zhì)、規(guī)格確定為φ10 mm。在可操作的前提下，盤管在400 mm長空間里盤得越密越好，這樣可使熱交換所帶走的熱量更多。

改造初期，循環(huán)水泵軸承溫度能在正常范圍內(nèi)運行。但是，由于軸承箱空間有限，運行時間一長，盤管表面就會產(chǎn)生結垢及油泥堆積現(xiàn)象，換熱效果就越來越差。隨著運行時間增長，軸承溫度逐步升高。因此，該方案的改造效果不是最佳。

3.2 方案二：設計強制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)【5-7】

經(jīng)過現(xiàn)場拆卸和檢查，發(fā)現(xiàn)軸承箱整體座落在軸承支座上，支座的下部有一個鑄造腔體，與上面的軸承壓蓋形成一個環(huán)形的密封腔體。若在該腔體內(nèi)通入冷卻水，可充分與軸承殼體接觸，通過強制冷卻軸承外殼體來冷卻軸承(見圖7)。

圖7 軸承箱結構

具體實施方案如下：首先，在配合面涂抹密封膠對密封腔體密封性進行檢測。從上部儀表探頭孔注入潤滑油，觀察3 d，若液面未下降，則確認密封腔體密封性良好，適合通冷卻水循環(huán)冷卻。然后，在上部壓蓋上、下部支座上打孔，同時改造儀表溫度探頭與內(nèi)、外部的密封。

改造后，通過近一個星期的運行檢驗，軸承溫度維持在53 ℃，運行趨勢平穩(wěn)，說明改造效果良好?，F(xiàn)場改造情況如圖8所示。

圖8 改造后的循環(huán)水泵軸承箱

在此工況下運行，冷卻水流量和壓力均僅為所提供流量和壓力的50%，如軸承溫度有攀升趨勢，可通過增加冷卻水的流量和壓力來降低軸承溫度。

4 結語

經(jīng)過改造，兩臺泵運行狀況良好，且軸承溫度趨勢平穩(wěn)。改造前，設備運行時軸承溫度高達85 ℃，只能在軸承箱上部澆水維持運行，不僅運行狀況不穩(wěn)定，而且易造成設備腐蝕；改造后，軸承溫度只有51 ℃左右，而且運行趨勢平穩(wěn)，需要的冷卻水流量僅為可提供流量的50%。如工藝需要，還可以通過增加冷卻水的流量來進一步降低軸承溫度。需要注意的是，采用強制循環(huán)水冷卻，必須定期對循環(huán)冷卻水通路進行檢查，防止堵塞泄漏。