消防稳压水泵烧轴承原因分析

2015-11-12冯永杰延长集团勘探公司采气一厂陕西延安716000

化工管理 2015年15期

关键词：稳压工艺流程叶轮

冯永杰（延长集团勘探公司采气一厂，陕西延安 716000）

消防稳压水泵烧轴承原因分析

冯永杰（延长集团勘探公司采气一厂，陕西延安 716000）

消防稳压水泵在运行过程中，2天就要烧轴承一次。通过多次检修，发现烧轴承的原因是工艺流程和叶轮轴向力不平衡所造成。

消防稳压水泵；轴承；轴向平衡力；平衡孔；工艺流程；切割；稳压水泵；原因；分析

1 概述

每个化工厂消防泵站为全厂消防炮、消防栓提供消防用水的动力装置。而稳压泵是保证没有火灾时消防系统内消防水压力和流量保持循环的动力装置。全厂处于火灾时，用消防增压泵来提高扬程及大流量的消防炮、消防栓用水。正常时就由两台稳压泵（一开一备）连续不断运行，来维持系统的压力和流量，我们选的稳压泵是单级悬臂离心泵，叶轮式闭式叶轮，在整改前的运行情况是三天两头的烧轴承。而装置公用水和生产水进口为一根管线进入消防罐，消防系统的消防水返回线又连到消防水进口管线。若不开稳压泵，火灾时造成消防系统的用水压力和流量无法得到正常保证，这是消防系统压力和流量偏低的原因。

2 原因分析

2.1 工艺流程不合理造成烧轴承。消防稳压泵的工艺流程如图1.1可以看出稳压泵（P-A/B）供给消防管网循环消防水后，必须保证消防水管网压力为0.8MPa，消防水循环管网在弹簧自动控制阀的控制下又返回到泵进口，这时返回的消防水压力，给泵进口管线带来严重的压力波动，使叶轮进口承受的压力不断变化。可以看出叶轮后盖板的压力和前盖板压力差增大，说明前盖板的压力增大，那么进口水管线的压力增大，造成叶轮的平衡力不能平衡。

2.2 轴向力原理，因吸排液口压力不等也使并非完全对称的叶轮两侧所受液体压力不等，从而产生了轴向力。叶轮两侧液体压力假如不计轴的截面积，也不考虑叶轮旋转对压力分布的影响，则作用在叶轮上的力为轮盘受的力和轮盖受的力的差值，转化为计算式就是出口压力和进口压力差值与叶轮轮盖的面积的乘积，因为出口压力始终大于进口压力，所以，当离心泵旋转起来就一定有了一个沿轴并指向入口的力作用在转子上。

不平衡的轴向力会加重止推轴承的工作负荷，对轴承不利，同时轴向力使泵转子向吸入口窜动，造成振动并可能使叶轮口环摩擦使泵体损坏。虽然我们要求的是消除轴向力，但假如完全消除了也会造成转子在旋转中的不稳定，所以在设计的时候，会设计出30%的量让轴承来抵消，这就是为什么多级泵非驱动端轴承通常都是角接触轴承的原因，因为它可以用来承受很大的轴向力。

产生轴向力的原因：叶轮前后盖板不对称；泵出口流量；轴的结构原因；转子的重量所带动的轴向力；泵进口压力的不稳定；还有些其他原因。

平衡方法：用止推轴承平衡离心泵轴向力；用背（副）叶片方法平衡轴向力；用双吸叶轮平衡轴向力；用叶轮对称布置平衡轴向力；用平衡鼓平衡轴向力；用平衡盘方法平衡轴向力；用平衡孔或平衡管方法平衡轴向力。

2.3 经过多次检修发现，轴承把轴承架磨损下明显突台。说明轴承的轴向力向电机方向严重窜动，说明烧轴承的原因是轴向力不平衡的问题。那么工艺的分析是整改工艺管线的方案，而叶轮的轴向力不平衡和泵的选型有关系，对泵的更换是不现实的。

2.4 轴向力分析：

仔细分析后可以看看单级闭式叶轮轴向力平衡靠叶轮平衡孔来平衡，通过叶轮轮毂可以看出轴向电机方向窜动量很大。那么这么大的轴向力是怎么产生的呢？这台稳压泵是闭式叶轮的轴向力进行实际分析。如图1.1所示，叶轮进口

图2.2

承受的力F0不断变化，而叶轮前后盖板承受的力F2和F1是没有变化的数值，根据单级闭式叶轮受力分析，可以看出轴向力（ΔF）ΔF=F2-F1。根据离心泵的原理，F0是离心力产生的，其值要小于大气压，通过平衡孔来平衡的轴向力ΔF-F0≈0，当F0增大时，可以看出平衡孔已经不能平衡叶轮的轴向力，平衡力被破坏。F0大于ΔF时，ΔF的方向就偏向电机方向窜动。引起轴向电机方向严重移动，平衡孔过小不能平衡轴向力，是烧轴承的主要原因。

叶轮的后盖板上装一个与前盖板上阻漏环直径相等的平衡环，且在后盖板的环内的面积上均匀开若干个圆孔（平衡孔），沟通叶轮前后侧的液体，平衡轴向推力。