常减压泵轴承故障分析及处理

2015-01-01黎晓勇李婷莉

设备管理与维修 2015年1期

冯仲刘新黎晓勇李婷莉

（独山子石化公司炼油厂新疆独山子）

一、引言

常减压装置的4台进口泵，自开工以来，多次由于轴承故障造成停泵检修，该泵结构形式为双支点双级离心泵，径向轴承采用滑动轴承，推力轴承为滚动轴承，输送介质为初底油，介质温度达242℃，轴承故障频发易造成密封泄露等故障，会引发安全及设备事故。在日常巡检监测及前几次拆检过程发现轴颈有磨槽、轴瓦有磨痕、轴承温度偏高等故障现象，通过分析采取有效措施解决了问题，使得设备正常运行，保证了装置生产的平稳进行。

1.故障现象及原因分析

（1）轴颈磨损。在拆检后发现，在轴颈上与甩油环所接触的轴颈部位出现磨槽，且痕迹明显，如图1所指示位置。

通过对磨损部位的检查，核对轴及甩油环的材料以及对甩油环的尺寸进行测量后，甩油环对轴颈部位的磨损主要原因有：

甩油环材料选用不当。经查证甩油环选用的材料为A276-410，而轴的材料也为A276-410，同类材料容易出现粘连现象，易造成磨损，通常在选用甩油环时材料较轴软，常选用磷青铜，这样有利于保护轴，在有摩擦的情况下甩油环被磨损而轴会被保护不被磨损。

甩油环尺寸不合适。对现场甩油环及轴颈尺寸进行测量，甩油环的内径195 mm，轴颈外径140 mm，甩油环内径与轴颈外径的比值1.39，查设计规范甩油环内径与轴颈外径的比值应在1.5～1.9之间，而现场测量的比值显然不符合设计要求，导致甩油环没有足够的浮动空间，无法正常供油，从而导致磨损出现。

（2）轴瓦磨损（图2）。在对拆检的部件检查过程中发现前、后端的径向轴瓦巴氏合金表层有磨损现象，从图2中看出是由于润滑不良或是轴瓦温度过高巴氏合金强度降低造成，从现场拆检及测量结果分析造成轴瓦磨损的原因主要有：

图1 轴颈与甩油环位置及磨损情况

轴瓦结构设计存在缺陷。通过对现场甩油环浮动空间测量，上下活动间隙只有4 mm，无法正常工作，由甩油环供给的润滑油量不足，造成轴瓦无法充分润滑从而造成磨损。

轴瓦与轴颈接触面积过大。现场用涂红丹粉着色的方法测量轴颈与下轴瓦接触角约120°～150°，而正常情况下，滑动轴承与轴颈的接触角要求在 60°～90°，当接触角过大且＜120°时，液体摩擦将无法实现，也就是说无法形成润滑油膜，会造成轴瓦磨损。

轴瓦表面温度过高。当轴瓦没有良好的润滑，会造成局部温度升高，且该轴瓦没有冷却方式，会造成热量聚集降低巴氏合金表层的强度从而造成磨损，这点从现场轴瓦表层的颜色可以看出。

图2 轴瓦磨损

二、解决措施及改进方案

1.甩油环改进

（1）甩油环材料改进。将甩油环的材料由A276-410改为磷青铜，由于磷青铜较A276-410软且耐磨性较好，在发生摩擦的时候会起到保护轴的作用，轴的材料不用更换，磷青铜现材较多且价格合适，这样改造不必花费太多的成本具有良好的经济性。

（2）甩油环结构及尺寸改进。按照设计规范甩油环内径与轴颈外径的比值应在1.5～1.9之间，取最小比值1.5进行计算，甩油环内径选取＞1.5倍的轴颈尺寸，可取直径 210 mm，外径220 mm，宽度保持16 mm，为减小甩油环与沟槽的接触面积，从而减小磨损，将横截面制成梯形（图3），两侧边斜度为10～15°，在甩油环内侧车0.5 mm的沟槽，提高供油能力。

2.轴承改进

（1）轴承部位甩油环活动空间的改进。由于上轴瓦与甩油环均有不同程度的磨损，说明甩油环浮动量太小，目前只有4 mm，借鉴通用机泵甩油环浮动量实际测量为10 mm，将上轴瓦甩油环对应的部位进行修车加深，深度由原来的8 mm修车为14 mm（图4）。这样给甩油环一个足够的运行空间，保证将足够的润滑油带到轴瓦部位进行供油润滑，确保轴瓦润滑油充分供应。

图3 甩油环改进后横截面示意图

由于下轴瓦与甩油环均有不同程度的磨损，说明下轴瓦甩油环槽弦长过大，目前现场实际测量下轴瓦甩油环槽弦长176 mm，参考通用机泵轴瓦甩油环槽弦长选用比例，将下轴瓦甩油环槽弦长加工到160 mm，避免油环碰撞磨损，这样相当于给甩油环提供一个更充分的工作空间，目的是给轴瓦充分供油润滑（图 5）。

图4 轴瓦甩油环对应部位改造示意图

图5 下轴瓦甩油环部位弦长改造示意图

（2）轴瓦接触角改进。从目前拆检的情况看，4台运行过的机泵主轴及轴瓦表层都有磨损现象，从现场着色检查看下轴瓦的接触角约在120°～150°，而正常情况下，滑动轴承与轴颈的接触角要求在60°～90°，因此对该轴瓦的瓦口进行刮研，通过调整着色检查，保证轴颈与下轴瓦的接触角在90°左右，同时增大进油口的间隙，保证在接触角正常的情况下有更多的润滑油进入轴瓦内部，给运转提供良好的润滑，避免轴瓦及轴颈部位出现磨损。

（3）冷却方式的改进。两台拔头油泵的介质为初底油，温度较高，达到242℃，给轴承部位增加大量辐射热量，加上前期轴承在结构及润滑方式上存在缺陷，造成轴瓦内部温度过高，从而引发轴承表面磨损发生故障，现虽然通过改造解决了轴承润滑的问题，但在辐射热量方面仍存在问题，根据轴承箱内部结构，现在前后轴承箱处加装冷却风扇（图6），降低轴瓦和轴承箱温度，从而给轴承运行提供一个良好的环境，延长设备的运行周期。