长轴液下泵运行可靠性能的探讨

鄢 炜

（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉 430000）

长轴液下泵运行可靠性能的探讨

鄢 炜

（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉 430000）

对某污水处理装置长轴液下泵使用过程中出现的故障进行分析及解决，结合机泵制造安装及使用情况分析，对长轴液下泵运行的可靠性提出几点看法，更好地保证机泵的稳定长周期运行。

长轴液下泵；故障；分析

液下泵与传统的卧式离心泵相比，它具有许多优点。如：立式安装，占地面积小，可以直接安装在槽罐、水池上等，减少了基建成本；叶轮浸在介质中，启动时无需灌泵，较方便实行自动控制；介质泄漏回到原介质中，泄漏相对较安全等。因此，在石油石化、冶金、电厂及环保等行业中得到了广泛应用[1]。但是其缺点也较为突出：悬臂轴过长，电机在液面上，泵轮在液面下，长轴连接，有的多达几段轴。由于轴过长，导致摆动幅度放大，维护频率较高且维护和检修比较麻烦。下面针对某污水装置长轴液下泵使用过程中遇到的故障问题提出解决措施，探讨长轴液下泵运行的可靠性。

1 长轴液下泵结构参数

某污水处理装置有各种型号立式长轴液下泵共20台，对四种参数不同的机泵运行情况进行分析，参数如下。其典型结构为：泵部分由安装底板上部的脂润滑滚动轴承部件定位，液下的泵壳体由多段支撑管相连接。泵转子主要由叶轮、泵轴、刚性联轴器、传动轴等组成。泵转子由多个导轴承径向定位。立式电机通过电机支座安装在泵轴承支座上方。泵轴与电机轴由弹性联轴器联接。

1）上清液输送泵3400-P-3002，型号125NWY200-40，镇江正汉泵业有限公司制造，流量250m3/h，扬程30m，转速2920r/min，轴长约5.3m（共三根轴），泵轴支撑导轴为滚动轴承，止推轴承为向心角接触圆柱轴承，轴承润滑为脂润滑。

2）外排泵3410-P-8012，型号YLC150-250-5000，沈阳国特隆泵业制造，流量285m3/h，扬程60m，转速2 950r/min，轴长约5m（共三根轴），泵轴支撑导轴承为滑动轴承，共5个，止推轴承为成对向心角接触球轴承，导轴承采用介质自冲洗润滑，止推轴承采用脂润滑。

3）反洗排水泵3410-P-8011，型号YLC50-160-4500，沈阳国特隆泵业制造，流量30m3/h，扬程30m，转速2 950r/min，轴长约4.5m（共二根轴），泵轴支撑导轴承为滑动轴承，止推轴承为成对向心角接触球轴承，导轴承采用介质自冲洗润滑，止推轴承采用脂润滑。

4）污油泵3400-P-3001，型号65NWY25-30，镇江正汉泵业有限公司制造，流量30m3/h，扬程20m，转速1 450r/min，轴长约5.4m（共三根轴），泵轴支撑导轴为滚动轴承，轴承润滑为脂润滑。

2 故障现象和解决措施

2.1 上清液输送泵3400-P-3002故障现象、原因及处理

上清液输送泵3400-P-3002S间歇运行，在新泵投用6个月后泵振动达到9.3mm/s，且运行声响异常。对机泵进行解体发现泵筒体内有大量介质，导向轴承锈蚀磨损。据现象分析渗入介质有两种可能，泵机械密封泄漏和泵筒体法兰面泄漏。对其进行检查机封端密良好，筒体法兰面垫片为普通石棉垫，而池内输送介质为污水。得出故障原因为筒体法兰垫片选材不当，长时间造成介质渗入筒体轴承处，造成轴承油脂污染流失，导致泵故障。

解决方法：更换损坏的轴承，密封垫片改为四氟垫片。故障解决后运行12个月未出现故障。

2.2 外排泵3410-P-8012的故障现象、原因及处理

外排泵3410-P-8012于2013年6月末投用开始运行，根据水池液位自启自停，池液位0.9m停泵，3m启泵。开始机泵运行良好，振动＜2.8mm/s，运行3个月后振动突然增大，达到6.7mm/s。停机检查盘车轻松，监测运行止推轴承处有摩卡声音，检修发现轴承滚珠有轻微划痕，更换轴承后运行发现振动仍超标达到6.5mm/s。吊出机泵发现机泵表面锈蚀，吸入口滤网被塑料袋堵住，且滑动轴承自冲洗管4处断裂。机泵返厂解体检修发现5个石墨滑动轴破裂3个，轴套磨出划痕，且自冲洗管路有异物堵塞。

根据此现象分析机泵故障原因：①自冲洗管锈蚀，焊口脱焊断裂导致石墨滑动轴承干磨破损；②水中细碎异物堵住自冲洗管，导致滑动轴承干磨破损。

处理方法：机泵更换滑动轴承，自冲洗管改为不锈钢管重新焊接，接口改为从泵出水管引到滑动轴承处，且清除池内赃物。

检修完成后的机泵运行良好，振动＜2.8mm/s，但运行两月后又振动超标，振动＞8.2mm/s，吊出检修发现自冲洗管断裂。更换冲洗管为不锈钢软管连接，检修完毕后运行一段时间振动仍增大超标导致滑动轴承磨损机泵故障。

根据3410-P-8012多次故障及工艺情况分析，故障现象均为石墨滑动轴承破损导致机泵振动超标故障。自冲洗管改为金属软管后滑动轴承仍会磨损，分析工艺操作：池液位0.9m停泵，3m启泵，机泵平均2～4h启停一次，频繁启停，在启动瞬间，池液位3m以上的机泵滑动轴承无介质润滑，干磨。频繁启动干磨导致滑动轴承磨损破裂，最终导致机泵振动增大故障。

故障解决方法共有如下几点：①泵总尺寸及材料升级遵循原始设计要求；②为提升滑动轴承的耐冲击韧性，对滑动轴承材料进行变更，避免冲击碎裂。由石墨轴承改为仿高分子材质轴承（聚醚醚酮复合材料）；③为避免频繁启动对上部滑动轴承的干磨，液上滑动轴承改为脂润滑滚动轴承。由泵厂通过结构设计考虑该轴承的润滑与防潮；④下泵轴设三处滑动轴承；⑤泵传动轴加粗以提高刚性。

检修改造完后的机泵运行正常，运行8个月振动＜2.8mm/s。

2.3 反洗排水泵3410-P-8011的故障现象、原因及处理

反洗排水泵3410-P-8011于2013年6月末投用开始运行，根据水池液位自启自停，池液位1m停泵，2m启泵，平均1d启停1次。开始运行机泵振动为3.6mm/s，运行一周后机泵振动达6.5mm/s。检查发现泵基础松动，吊出机泵检查发现泵基础垫铁松动，且水平不良。对机泵重新找水平灌浆后，机泵运行良好，振动为2.2mm/s。

机泵运行3个月后振动达9.2mm/s，吊出检修发现机泵腐蚀严重，自冲洗管断裂。对机泵解体发现导向滑动轴承破损3个，且自冲洗管路中有少量淤泥。

根据故障现象，初步判断为自冲洗管焊接时未焊好，腐蚀断裂导致导向轴承干磨破裂。

3410-P-8011自冲洗管改为不锈钢金属软管连接，但运行效果不理想，检修完1个月后机泵振动达7.9mm/s。对机泵再次进行吊出检修，导向滑动轴承破裂，且机泵滤网处有较多淤泥。

分析该机泵故障现象，认为机泵运行介质较脏，不适合作为自冲洗水。因该池为滤池反洗排水池，随着运行时间增加，反洗排水池内淤泥及大量增加，最终导致机泵自冲洗管线堵塞，导向滑动轴承磨损机泵故障。

解决方法：1）机泵导向轴承自润滑冲洗改为外接清净水冲洗；2）对滑动轴承材料进行变更，避免冲击碎裂。由石墨轴承改为仿PEEK高分子材质轴承（聚醚醚酮复合材料）检修改澡完后的机泵运行正常，运行12个月后振动＜2.8mm/s。

2.4 污油泵3400-P-3001的故障现象、原因及处理

污油泵3400-P-3001间歇运行，运行时间较短，平均每月运行25～60h，在投用6个月后泵振动超标>4.5mm/s，达9.3mm/ s，对机泵进行解体发现泵筒体内有大量介质，导向轴承锈蚀磨损。故障现象原因与上清液输送泵3400-P-3002S故障现象及原因一样，为泵筒体法兰面密封泄漏导致轴承锈蚀磨损。

解决方法：更换损坏的轴承，密封垫片改为四氟垫片。故障解决后运行12个月未出现故障。

3 液下长轴泵导轴承性能分析

导轴承是液下长轴泵的核心部件，泵制造厂出于热处理工艺、机加工艺及制造成本等因素考虑，常采用多段长轴接轴的方式使液下叶轮能达到接近池底部位。由于轴长且数量多，需要采用导轴承支持，以增加轴的刚性[2]。

污水装置上面所说机泵故障均是导轴承损坏引起的机泵振动故障。

上清液输送泵3400-P-3002及污油泵3400-P-3001导轴承采用的是滚动轴承，其强度高，稳定性好，但成本较高。该类轴承采用润滑脂润滑，对机泵密封要求较高。3400-P-3002及3400-P-3001的故障都是机泵筒体法兰密封泄漏导致轴承损坏引起的故障。该型机泵筒体泄漏进水不易及时发现，如果是机械密封微漏导致的故障更难发现，所以该机泵需要选用较好材质的密封垫片，且需定期更换机械密封防止泄漏。

外排泵3410-P-8012与反洗排水泵3410-P-8011导轴承采用的是滑动轴承，开始时选用的是石墨滑动轴承，该轴承耐高温、耐腐蚀、质轻自润滑性好，但强度低，抗冲击能力差。由于液体润滑的导轴承与轴套间存在0.15mm左右的运转间隙的，每次启停时转子轴系的微观静态位置是不同的，在启动瞬时转子在间隙范围内的波动也会对导轴承造成冲击。随着启停的频繁，且启动瞬间石墨滑动轴承无介质润滑、干磨，轴承在频繁受冲击下破裂导致机泵故障。

4 长轴液下泵稳定运行性能分析

长轴液下泵的稳定长周期运行对生产至关重要，其可能出现的故障主要由3个方面引起：

4.1 设计制造原因

长轴液下泵作为一种技术比较成熟的机泵，设计制造已较为成熟，由设计制造引起的机泵故障现象较少发生。结合上面4种机泵初期运行良好，故可排除机泵本体设计制造的原因。故机泵本身的设计制造不是引起机泵故障的主要原因。

4.2 安装质量原因

安装质量的原因导致机泵故障的概率很高。如若机泵安装初期底板未找平找正，将直接影响机泵的运行状况，机泵轴较长，运行时振动较大，将加速导轴承的磨损，引起机泵故障。3410-P-8011初期运行振动大就是基础未找平找正。泵出口管路配管不合理，应力集中，也会造成机泵振动大，进而引起机泵故障。

4.3 工艺操作及机泵选型的原因

工艺及操作引起机泵损坏是常常被忽视的。在工艺设计与机泵选型上，机泵的导向轴承润滑采用何种方式对机泵影响较大。介质较为清净的选自冲洗润滑相对经济合理，但介质较脏的必须选用外接清净介质冲洗润滑。3410-P-8011故障就是冲洗介质的原因。对频繁自动启停的机泵，机泵结构要满足启停液位条件，3410-P-8012启动时液面上部导轴承瞬时干磨故障与工艺启停液位有一定的关系。机泵运行操作尽量保持平稳长时间运行，过于频繁启动对机泵损伤较大，液下泵的频繁启停对导轴承等零件的磨损、冲击破坏比连续运行条件下的磨损要严重得多。3410-P-8012故障损坏就是机泵平均2～4h启停一次，频繁启停，在启停的瞬间，池液位机泵滑动轴承无介质润滑，干磨导致滑动轴承磨损破裂。

5 结语

长轴液下泵的故障是多方原因造成的，很多运行故障并不是机泵本身的设计制造问题，长轴液下泵的稳定、长周期运行需要多方的考虑，在保证制造安装的同时，也要确保工艺的合理性及操作的平稳性。工艺操作上要确保自冲洗润滑介质的干净度，确保池内无异物堵塞机泵，并防止机泵频繁启动等。对于频繁启动运行的机泵，滑动导轴承的最好采用外接清净介质冲洗。

导轴承是长轴液下泵的核心部件，导轴承良好的润滑及抗冲击能力是机泵稳定运行的关键。但导轴承也是易损件，当磨损到一定程度时要及时定期更换，以确保机泵的运行可靠性。

机泵的定期检查维修是保证机泵稳定、长周期运行重要因素，机泵的易损件，如机封、轴承、密封圈等需要定期更换。

[1]王春林，杨敏官，郭晓梅.液下泵新型导轴承的研究[J].排灌机械，2002，（2）：18-20.

[2]董文平，操松林.液下泵滑动轴承的研究与应用[J].通用机械，2010，（1）：83-85.

[3]赵曼，李晓明.长轴液下泵的振动原因及解决[J].石油和化工设备，2011，（5）：53-55.

[4]刘国才.立式长轴深井泵振动原因探讨[J].黑龙江造纸.2003，（01）：48.

The Long Axis of the Liquid Pump Run into Reliability of Energy

Yan Wei

The process of using a pump failure at a sewage treatment plant in the long axis of the liquid appeared to analyze and resolve，manufacture and installation of pumps and combined usage analysis of reliability in the long axis of the liquid pump operation can make several observations，better to ensure stable long term operation of the pump.

long axis submerged pump；fault；analysis

TQ051.21

B

1003–6490（2016）04–0117–02

2016–04–06

鄢炜（1987—），男，湖北武汉人，工程师，主要研究方向为设备技术管理。