CLZ系列水泵存在的问题与修理改进

周爱光，宋海涛，毕国稳

(1.91202部队，辽宁 葫芦岛 125000 ；2.4808工厂 威海修船厂，山东 威海 264200)

CLZ系列水泵存在的问题与修理改进

周爱光1，宋海涛2，毕国稳2

(1.91202部队，辽宁 葫芦岛 125000 ；2.4808工厂 威海修船厂，山东 威海 264200)

CLZ系列水泵应用广泛，但普遍存在轴承容易锈蚀损坏问题，影响装备安全和可靠使用。文章通过对轴承损坏情况及原因分析，得出轴承锈蚀的原因是泵轴腔自身产生的冷凝水。提出了2套改进方案，妥善解决了上述问题。

CLZ水泵；轴承锈蚀；原因分析；修理改进

CLZ系列水泵是一种船用立式离心水泵，在海军舰艇上应用广泛，主要用于舰艇总用泵、消防泵、舱底泵和空调冷凝泵等。近几年，舰艇部队反映该系列泵使用中滚动轴承噪声大、轴承锈蚀损坏普遍，新泵或更换了新轴承的泵，投入使用长则几个月，短则几周，轴承就锈蚀损坏，夏季潮湿天气情况更严重。修理中发现，几乎每台泵轴承都锈蚀损坏，严重时轴承散架、钢球锈蚀、磨损失圆。水泵虽不是舰艇中的重点装备，但在舰艇各系统中担任重要角色，一旦损坏影响装备安全和可靠使用，装备使用和管理部门对此反响强烈。为此，我们对该系列水泵问题进行调查分析和技术攻关，提出合理的改进方法，通过修理将问题圆满解决。

1 水泵及轴承座结构

CLZ系列水泵结构如图1所示，为立式倒置单支撑离心泵。电动机置于泵的上部，电动机轴插入泵轴中进行传动，泵轴上只设计了一个支撑，另一个支撑由电动机支撑来兼任。水泵结构上分为进水腔、泵水腔、排水腔和泵轴腔，泵轴腔下部设置了轴承座，安装了1个普通的滚珠向心滚动轴承。泵轴腔与大气相通，与排水腔之间由1个形状似漏斗的腔壁相隔。在泵轴腔与泵水腔之间设置了1套机械密封装置，防止海水从泵水腔漏到泵轴腔。根据设计，泵轴腔是一个无水干燥的腔，因而此处的轴承没有采取任何防水和防锈措施，只要求装配时轴承上注入润滑脂。

图1 CLZ系列水泵结构

2 轴承损坏情况及原因分析

检查各故障水泵，发现都存在一个相同的问题，即泵轴腔底部有许多水存在，有的几乎淹没整个轴承，经证明是无味的淡水。将泵分解后发现，轴承全部生锈，有些泵带故障工作，轴承边锈蚀边磨损，最后导致轴承散架、钢球磨损失圆。

从故障现象看，轴承生锈明显是由于泵轴腔内存水造成的。根据该泵的结构以及水泵常见漏水原因来分析，泵轴腔内的水可能来自于以下3条途径。一是机械密封装置泄漏，漏的应该是海水；二是泵轴腔与排水腔或泵水腔之间的腔壁上存在裂缝、气孔或砂眼，海水渗漏到泵轴腔，漏的也应该是海水；三是机舱打扫卫生用水冲洗，不慎冲到泵轴腔，一般为淡水。但经过反复调查研究，均否认了以上3种途径。最终查明这水来自于泵轴腔自身的冷凝水。

通常水泵安装在舰艇机舱内，机舱的温度一般要高于室外温度，更高于海水温度。当泵工作时，泵轴腔内大气温度与机舱温度相同，而漏斗形腔壁上的温度接近海水温度，于是形成较大的温差，根据大气冷凝原理，大气中的水蒸气冷凝成水吸附在腔壁上，然后自上而下流到泵轴腔底部的轴承上。大气湿度越大、泵轴腔与腔壁温差越大，冷凝水产生越多。这一分析也印证了一种现象，即夏天天气潮湿时，泵损坏得更快、更多，冬天故障相对较少。经了解，北方夏季舰艇机舱温度一般在35 ℃以上，空气相对湿度70%～90%，根据湿空气焓湿图可查出此时的露点温度约28 ℃，而我国北方近海海水表层温度一般不会超过25 ℃，深层水温更低，因此，夏季水泵表面有冷凝水是必然的。

3 改进措施

原因分析清楚后，首先咨询水泵生产厂家，证实问题的原因和性质。生产厂家首先承认该系列水泵确实存在上述问题，已接到多个用户的反映，但目前还没有好的解决办法，如果问题严重可以拆除不装此轴承。我们简略分析了一下，如果不安装轴承，泵轴仅靠电机轴来正位，泵叶轮密封环处设计有约0.30 mm的间隙，只能算支撑助正位，预计结果将使泵叶轮和泵轴在运转中划圈，产生异常振动和响声，加速水泵损坏。

鉴于上述情况,我们决定自己想办法解决 ,利用丰富的维修经验，根据水泵自身结构特点，因地制宜地提出了2套改进方案。

3.1 改进方案1

如图2制作1个新轴承座，镶接在原轴承位置上, 将轴承位置上移，并高于实际最高水位。这样腔壁冷凝水汇集在泵轴腔底部，到不了轴承位置。此方案还需对泵轴进行修改加工,如果仍采用原规格轴承，则要对泵轴上部轴颈进行车削，强度会有所降低，故要改用大一号规格的轴承。另外，轴承位置上移使叶轮离支撑点较原位置远，泵轴对叶轮的约束力削弱，一定程度上增加了叶轮处振动和机械密封泄漏的可能性，是否可行需实际试验验证。

图2 改进方案1

3.2 改进方案2

如图3制作1个隔水套, 镶接在轴承座上部，将轴承与泵轴腔分隔开，这样腔壁冷凝水汇集在泵轴腔底部而流不到轴承位置。隔水套采用铜管制作,防止锈蚀。轴承座上部需镗加工出1个镶接圆槽，镶接时为了密封和固定，应辅助施以高强度粘接剂。水泵装配完毕后，需将隔水套内填满润滑脂，用于润滑和隔绝冷凝水，并防止水泵在运输和装船过程中杂物落入轴承内。相对于方案1，方案2可维持原轴承规格和位置不变，基本结构不变，对水泵没有任何不良影响。

图3 改进方案2

4 试验验证和效果

2个方案同时实施进行比较，改进后装于舰艇上做效用试验，2种方法改进的水泵工作都正常，各项技术参数符合水泵说明书规定，并满足各装备系统使用要求，没有异常振动、响声、发热和泄漏等现象。然后在使用过程中跟踪观察两年多，期间再没发生轴承故障，工作可靠。直到2台泵再次计划修理，分解后泵轴和轴承光亮如新，无任何锈蚀现象。

考虑到方案1改变了轴承规格和轴承位置，镶接的轴承座不如原结构可靠，而且改进工程量较大，不如方案2简单，所以在后续的改进中全部采用了方案2，并将改进方法固定下来，编制成工艺技术文件。在之后的舰艇修理中如遇到该系列水泵，一律进行强制性修理改进，目前已作改进的型号有50CLZ-4、65CLZ-6、 80CLZ-6等，改进后再没出现轴承故障。

5 结束语

水泵自身产生冷凝水的问题给了我们一个重要启示，在船用设备设计制造、修理和使用中要充分考虑冷凝水因素，否则可能会引起各种故障或事故。

有些带增压器和空冷器的柴油机也存在类似问题。柴油机工作吸入新鲜空气，先经过涡轮增压器，以增高空气压力，同时空气温度也随之提高，然后再到空冷器冷却，当湿热空气遇到接近海水温度的冷却元件，产生了大量冷凝水(夏季潮湿天气尤其严重)，并随空气带入进气管，进气管内逐渐积聚了大量冷凝水。这时要求管理人员经常地排泄，若排泄不及时(遗忘或排泄阀堵塞没发觉)，冷凝水进入汽缸里，轻则使柴油机工作粗暴和敲缸，重则导致柴油机液压冲击的重大故障，个别甚至造成机毁事故。

CLZ serial pumps are widely used,but the common corrosion badly influences the safety and reliability of the equipments.Damage condition and cause of bearing are analyzed with the result of the condensated-water from its cavity.And two sets of plans are put forward,which solve the problem appropriately.

CLZ water-pump;bearing corrosion;cause analiysis;repair and improvement

周爱光(1962-)，男，辽宁新民人，高级工程师，大学本科，主要从事舰船修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.008

2016-10-14