GSG80-260泵止推端轴承温度高原因分析及处理

王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南东方 572600）

GSG80-260泵止推端轴承温度高原因分析及处理

王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南东方 572600）

根据高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度高现象，列举出引起该泵止推端轴承温度高故障的原因：泵没有在工况点上运行、轴承温度监测仪表故障、轴承冷却装置故障、轴承受预载荷、轴承损坏、泵轴向推力过大、轴承润滑不良。结合高压锅炉给水泵J441C安装和运行的历史记录，通过分析排除方法，推断出该泵止推端轴承温度高的原因是润滑不良，经过提高润滑油位证实该推断正确，为准确及时处理故障提供理论指导。

高压锅炉给水泵；轴承温度高；原因分析；处理措施

1 引言

中海石油化学股份有限公司日产2 500t甲醇装置高压锅炉给水泵共有3台，位号分别为J441A、J441B和J441C，其中J441A和J441B由汽轮机驱动，转速为3 330r/min，J441C由电动机带动增速箱驱动，转速为3 330r/min。日产2 500t甲醇装置正常运行期间，汽轮机驱动泵J441A和J441B运行，把锅炉水从脱氧槽输送到高压汽包，电动机驱动泵J441C备用，当J441A或J441B停机时，启动备用泵J441C。高压锅炉给水泵J441C由德国Sulzer公司设计并制造，规格型号为GSG80-260/6-6，主要性能参数见表1。高压锅炉给水泵J441C为多级双壳体筒袋泵，共12级，为了减小转子轴向推力，叶轮对称布置，设计轴向推力平衡装置、最小流量装置，自由端轴承为圆柱滚子轴承，型号为SKF NU312ECJ，承受径向力，止推端轴承为两套角接触球轴承面对面组合安装，型号为SKF 7312BECBJ，承受径向力和残余轴向推力。高压锅炉给水泵J441C自由端轴承和止推端轴承都为利用甩油环飞溅润滑方式[1]，自由端轴承箱安装温度探头，温度探头紧压在轴承外圈，测量轴承外圈温度；止推端轴承箱安装温度探头和振动探头，温度探头紧压在内侧轴承外圈，测量内侧轴承外圈温度，振动探头紧固在轴承箱体上，测量轴承箱振动烈度。高压锅炉给水泵J441C自由端轴承箱没有设计冷却装置，止推端轴承箱设计空冷风扇。

表1 高压锅炉给水泵J441C性能参数

2 故障现象

高压锅炉给水泵J441C轴承温度高和轴承箱振动烈度大对其安全运行影响很大，轴承温度高会引起润滑油粘度下降，导致轴承润滑不良，造成轴承损坏。轴承箱振动烈度大会引起动、静部分发生磨损，各连接部件松动，振动严重可能使与该泵相连接的轴承、轴承座、管道等发生共振，引起连接螺栓松动、地脚螺栓断裂等，从而造成重大事故[2]。

日产2 500t甲醇装置开车或停车期间，由于系统中压蒸汽量不足，汽轮机驱动的高压锅炉给水泵J441A/B必须停机，需要启动电动机驱动的高压锅炉给水泵J441C给高压汽包供应锅炉水。每当启动高压锅炉给水泵J441C，其止推端轴承温度达到81℃（见图1），而报警值为80℃，停车值为90℃，已经超出报警值，虽然没达到停车值，但意识到高压锅炉给水泵J441C存在问题，需要查找原因，彻底消除故障。

图1 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度

3 故障分析

为了彻底解决高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度高故障，必须先分析该泵止推端温度探头TE-9614B测量值高的原因。能够引起高压锅炉给水泵J411C止推端轴承温度探头TE-9614B测量值高的原因较多，如工艺条件变化、测量仪表问题、泵本体故障和轴承润滑问题等，在这里就逐一分析排查。

3.1 高压锅炉给水泵J441C没有在工况点上运行，引起止推端轴承温度高

高压锅炉给水泵J441C入口来自脱氧槽，压力为0.25MPa，出口至高压汽包，压力为12.9MPa，根据扬程计算公式：

H=102 000（P2-P1）/ρ=102 000×（12.9-0.25）÷952= 1 355m。

式中：H为实际扬程；P2为出口压力；P1为入口压力；ρ为介质密度。计算出高压锅炉给水泵J441C实际扬程为1 355m，而该泵设计扬程为1 375m，实际运行扬程与设计扬程偏差较小，所以排除高压锅炉给水泵J441C没有在工况点上运行，引起止推端轴承温度高。

3.2 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度监测仪表故障，引起误测量值高

高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度通过温度探头和温度变送器进行温度检测和温度信号转换，温度探头损坏或接线松动会造成温度探头检测错误，温度变送器失效会导致温度信号转换错误[3]。高压锅炉给水泵J441C止推端轴承安装温度探头TE-9614B，自由端轴承安装温度探头TE-9614A。高压锅炉给水泵J441C正常运行期间，自由端轴承温度测量值为62℃，止推端轴承温度测量值为81℃，交换自由端温度探头TE-9614A和止推端温度探头TE-9614B位置，测量结果不变，所以排除高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度监测仪表故障，引起误测量值高。

3.3 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承冷却装置故障，引起轴承温度高

高压锅炉给水泵J441C止推端轴端安装轴流风扇，用于冷却止推端轴承，轴流风扇外侧安装风扇防护罩，起到防护和导风作用，检查轴流风扇叶片，没发现异常情况，其工作正常，风扇防护罩完好，导风正常，所以排除高压锅炉给水泵J441C止推端轴承冷却装置故障，引起轴承温度高。

3.4 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承受预载荷，引起轴承温度高

高压锅炉给水泵J441C自由端轴承为圆柱滚子轴承，型号为SKF NU312ECJ，该轴承为完全分离轴承，只承受径向力，不能承受轴向推力；止推端轴承为两套角接触球轴承面对面组合安装，型号为SKF 7312BECBJ，承受径向力和残余轴向推力。拆开高压锅炉给水泵J441C联轴器，在靠背轮上安装拉拔专用工具，在泵轴端面安装上百分表，测量该泵轴向窜量为0.05mm，该泵设计标准为0.04～0.06mm，测量值在设计标准范围内，所以排除高压锅炉给水泵J441C止推端轴承受预载荷，引起轴承温度高[4]。

3.5 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承损坏，引起轴承温度高

如果高压锅炉给水泵J441C止推端轴承损坏，就会引起轴承温度高，同时轴承箱振动烈度会加剧，盘车会不灵活且轴向窜量会增大。高压锅炉给水泵J441C正常运行后，利用手持式测振仪vm-63a检测该泵非驱动轴承振动烈度，测量值为2.6mm/s，设计连续运行振动值为小于4.5mm/s，测量振动值小于连续运行允许振动值，所以该泵振动正常，停泵后手动盘车无发现异常，拆开联轴器检查轴向窜量为0.05mm，与检修记录值一致，所以排除高压锅炉给水泵J441C非驱动轴承损坏，引起轴承温度高。

3.6 高压锅炉给水泵J441C轴向推力过大，引起非驱动轴承温度高

高压锅炉给水泵J441C叶轮产生的轴向推力为各个叶轮产生的轴向推力矢量和，因该泵有12级叶轮，如果所有叶轮同向布置，会产生很大的轴向推力，为了减小叶轮产生的轴向推力，设计叶轮对称布置。为了进一步减小泵轴向推力，该泵设计轴向推力平衡装置，该装置主要由固定在泵轴上随泵轴一起旋转的平衡鼓、固定在筒体盖上的平衡鼓套和连接平衡腔室与泵吸入腔的平衡管组成。

高压锅炉给水泵J441C闭式叶轮产生的轴向推力（见图2）计算简化公式为Py=（π/4）（-d2）（p2-p1）-（G/g）C1z。式中D1为轮盖密封处直径；d为轴径；p1为叶轮前盖板处液体压强；p2为叶轮后盖板处液体压强；G为介质质量流量；g为重力加速度；C1z为叶轮入口处液体压力。从公式可以得知，当高压锅炉给水泵入口压力、出口压力和流量稳定时，叶轮产生的轴向推力稳定。

高压锅炉给水泵J441C平衡鼓受力分布见图3，平衡鼓产生的轴向推力Pp=（π/4）（-）（p2-p1），式中p1为平衡鼓后液体压强；p2为平衡鼓前液体压强；d2为平衡鼓外径；d1为轮毂直径。当高压锅炉给水泵J441C平衡鼓密封过度磨损或者涂层脱落，平衡鼓密封间隙增大[5]，介质泄漏量增加，平衡鼓后液体压强p1就会增大，从公式可以得知，当平衡鼓后液体压强p1增大，平衡鼓前压强和平衡鼓后压强之差p2-p1就会减小，从而平衡鼓产生的轴向推力Pp就会减小，而高压锅炉给水泵J441C轴向推力等于叶轮产生的轴向推力Py与平衡鼓产生的轴向推力Pp之差，当平衡鼓产生的轴向推力Pp减小，该泵轴向推力就会增大，从而推力轴承所承受力增大，导致温度升高。

图2 闭式叶轮受力分布

图3 平衡鼓受力分布

高压锅炉给水泵J441C轴向推力平衡装置连接平衡腔室与吸入腔的平衡管上安装有压力表，检查该压力表读数为0.3MPa，该泵吸入腔压力为0.25MPa，压差为0.3-0.25=0.05MPa，该泵设计平衡管压差小于0.08MPa，符合设计要求，所以排除高压锅炉给水泵J441C轴向推力过大，引起非驱动轴承温度高。

3.7 高压锅炉给水泵J441C非驱动轴承润滑不良，引起轴承温度高

高压锅炉给水泵J441C止推端轴承为两套角接触球轴承面对面组合安装，该轴承型号为SKF 7312BECBJ，外圈直径为130mm，半径为65mm。高压锅炉给水泵J441C止推端轴承设计要求润滑油位到轴承中心的垂直距离为81.5mm，大于轴承外圈直径，润滑油位低于轴承外圈，轴承润滑油依靠甩油环飞溅提供。甩油环安装在外侧轴承旁边，轴承温度探头测量的是内侧轴承外圈温度（见图4）。高压锅炉给水泵J441C为备用泵，长时间停止运行后轴承没有润滑油，启动后甩油环飞溅的润滑油只润滑到靠近甩油环一侧滚动轴承，而另外一侧滚动轴承润滑不良，造成温度升高。

图4 轴承温度测量点

4 处理措施

经过以上分析，最终判断高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度高的原因是润滑不良，通过调整恒位油杯高度来升高轴承箱润滑油位，使润滑油位达到滚动轴承最低滚珠中心位置（见图5），把原来的飞溅润滑变为油浴润滑[6]，让滚动轴承得到充分润滑，降低轴承温度。高压锅炉给水泵J441C止推端轴承箱润滑油位调整后，轴承温度从81℃降低到71℃，低于报警值（见图6）。

图5 轴承润滑油位

图6 高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度

5 结束语

通过对高压锅炉给水泵J441C止推端轴承温度升高情况进行原因分析，得出的结论是：造成该泵止推端轴承温度升高的原因很多，分析其原因时，应从操作条件的变化、监测仪表的状态、设备故障原因等方面入手，通过分析排除法推断出问题原因所在，为准确及时处理问题提供理论指导。

[1]钱青松，程泽民.设备润滑技术问答[M].北京：中国石化出版社，2010，120-123.

[2]黄希贤，曹占友.泵操作与维修技术问答[M].北京：中国石化出版社，2009：56.

[3]王朝晖.泵与风机[M].北京：中国石化出版社，2007：13-19.

[4]宋天民.炼油厂动设备[M].北京：中国石化出版社，2010：70-76.

[5]王邦旭.BCL507压缩机轴位移故障分析与处理措施[J].化工设备与管道，2014（6）：50-54.

[6]余国琮.化工机械工程手册[M].北京：化学工业出版社，2003：9-24.

Cause Analysis and Treatment of High Temperature of GSG80-260 Pump Thrust Bearing

Wang Bang-xu

According to the high pressure boiler feed water pump J441C thrust bearing temperature is high phenomenon, enumerate the caused for the pump thrust bearing temperature is high fault：the pump is not running on point, bearing temperature monitoring instrument fault, bearing cooling device failure, the pre load, bearing damage, the pump axial thrust is too large, bearing lubrication bad. Combined with high pressure boiler feed water pump J441C historical record of the installation and operation, by analyzing the elimination method, deduce the cause of the pump thrust bearing temperature high is bad lubrication, through improving oil to confirm the inference is correct, provide theoretical guidance for the accurate and timely processing malfunction.

high pressure boiler feed water pump；bearing temperature is high；cause analysis；treatment measures

TQ223.121；TQ051.21

A

1003-6490（2016）08-0009-03

2016-08-10

王邦旭（1984—），男，海南澄迈人，工程师，主要从事机械设备维护保养、技术改造等工作。