长轴深井泵振动异常原因分析与处理对策

孙贵容 陈晓春

国电浙江北仑第一发电有限公司 浙江宁波市

一、概况

电厂机组排水槽用12台排水泵均为长轴深井泵，作用是将机组排水槽内收集的水（主要为锅炉排污水）送至工业污水池净化处理。泵垂直安装于水池上。泵的启停由液位开关自动控制，轴承润滑为自润滑，无外接润滑水。泵工作时因无人值守，振动异常初期不易发现，经常造成断轴、支架、导流壳、叶轮损坏事故。

二、深井泵结构介绍

深井泵主要由带有滤水管的泵体、装有传动轴的扬水管、泵座和电机4部分组成，前2部分位于井下，后2部分位于井上。

（1）泵体部分。主要包括滤水管、叶轮、锥套、下导流壳、中导流壳、上导流壳、导流壳轴承、传动轴和支架，叶轮靠锥套紧固在泵轴上。

（2）扬水管部分。由扬水管、传动轴、支架（含支架轴承）和联轴器等零件组成。扬水管之间用法兰连接，传动轴之间联轴器为螺纹连接。支架安装在两段扬水管之间，内有橡胶轴承，作为传动轴的径向支承。导流壳内装有橡胶轴承，作为泵轴的径向支承。

（3）泵座部分。由泵座、填料装置和引水管等部件组成，由4只地脚螺拴将泵座固定于基础上，电机安装在泵座上。

（4）电机部分。由电机、电机轴和调节螺母组成，电机固定在泵座上。电机轴用螺纹联轴器与传动轴连接，穿过电机空心轴，通过键与电机连接。

为了使叶轮运转时既不与导流壳发生摩擦，又能达到性能要求，通过调节螺母来调整导流壳与叶轮之间的轴向间隙。转子重量靠电机顶端的间隙调整螺母将其悬吊在电机推力轴承上，而泵的静子部分则通过扬水管悬吊在泵座上。泵轴承润滑为自润滑，无外接润滑水管。

三、故障原因分析

泵自安装以来，多次发生振动异常，造成传动轴弯曲、断裂，支架和导流壳内孔严重磨损变形、支架碎裂，叶轮脱落、磨损、导流壳螺栓断裂、脱落，甚至电机损坏等事故。根据日常检修经验，可归纳出振动异常的原因。

1.径向导向轴承失效

橡胶具有高耐磨性，对安装误差和撞击的灵敏度低，价格低廉，重量轻，并可大大简化设备结构，因其良好的综合性能，在制泵业中，作为滑动轴承材料已得到了广泛的应用。深井泵中的径向导向轴承均采用橡胶轴承。

（1）橡胶轴承脱位引起支承失效。深井泵的径向轴承分导流壳轴承（图1）和支架轴承（图2）两种。径向轴承均有向外凸起部分，该凸起即为橡胶轴承安装在导流壳、轴承支架中的定位部件，如在安装时，轴承安装不到位（即凸起未卡入导流壳、支架轴承相对应的凹槽中），橡胶轴承在泵运行中脱位、脱落，失去支承作用。另一种情况是，橡胶轴承尺寸片偏小，与导流壳或轴承支架配合紧力不够，运行中发生脱落。

图1 导流壳轴承

图2 支架轴承

（2）润滑水中断引起橡胶轴承烧毁。橡胶轴承的导热性很差，必须对其进行冷却，且轴承温度应＜90℃。深井泵一般采用自润滑（装防砂套管除外）。泵叶轮松动、进口滤网堵塞、液位低等情况都会造成出力不足或无出力，橡胶轴承得不到有效润滑和冷却，引起轴承烧毁。另外，如泵深度较深，泵在检修后或久停后启动，启动前未按规定注水，在轴承能承受的极限时间内得不到润滑，也会造成轴承烧毁。

2.轴或轴系弯曲

泵轴在加工质量差，或运输、保管不当，造成泵轴弯曲度超标。联轴器与各轴连接时，配合间隙过大或装配不到位，致原本弯曲度在规定范围内的轴连接后，整个轴系发生弯曲。弯曲的轴或轴系运行时，产生圆周方向上的力，与导向轴承发生撞击，引起振动。同时，轴弯曲后，运转过程中，轴承瞬间受力不均，发生变形、磨损损坏。

3.扬水管、传动轴及轴承支架不同轴

扬水管两端用于连接的法兰与扬水管经焊接连接，支架轴承则安装于两段扬水管间，靠法兰定位。如在制作过程中，两端面法兰不平行或与扬水管不垂直，造成轴承支架与扬水管不同心，引起振动异常。

4.轴颈腐蚀

橡胶对碳钢有腐蚀性，如新轴轴颈表面未经镀铬或其他热处理，表面容易腐蚀，轴颈腐蚀后，表面粗糙，对橡胶轴承的磨损也加重，橡胶轴承磨损变薄甚至磨穿，轴失去有效支撑而产生晃动引起泵振动。泵轴晃动还会将导流壳、支架轴承内孔磨损报废。

四、控制措施及对策

1.零部件质量控制

在组装前，应严格检查、测量各轴承外径、内孔直径；检查测量各导流壳、轴承支架内孔尺寸、内孔圆度等，保证轴承与各导流壳内孔和轴承支架的过盈配合量在0.20～0.55mm，轴颈与轴承的间隙保证在0.10～0.30mm。叶轮轴、传动轴、电机轴，以两端外圆为基准，其径向跳动应符合表1规定。

表1 深井泵各传动轴径向跳动允许值 mm

2.装配质量控制

（1）轴承的装配。因轴承与各导流壳、轴承之间的配合为过盈配合，装配时较困难，在轴承完全进入孔内后，应检查定位槽是否到位，如不到位，轴承容易脱落。

（2）扬水管与传动轴的装配：在装配过程，每段轴和扬水管装好后，在支架未安装情况下，应检查扬水管与泵轴的同轴度，同轴度应控制在单侧偏差0.50mm以内。如偏差超过0.5mm，则应检查扬水管与端面连接法兰的垂直度（也或连接螺栓紧力不对称）及轴的弯曲度。

判断是轴或是扬水管引起的不同心方法是：提起转子，转动一定的角度，检查同心度偏差位置有无变化，如果偏差位置与轴转动位置一致，则判定为轴弯曲，如偏向位置不变，则为扬水管不垂直。

3.运行控制

泵启停时，应控制一定的液位。启动时，应根据泵深度确定启动水位，确保橡胶轴承在其承受温度极限值前得到润滑冷却。停泵水位应控制在进口导流壳下法兰为最低，防止吸入空气。由水位控制自动启停的泵，则应定期检查液位开关，避免因液位开关失灵导致打空泵。

进口滤网堵塞也是打空泵的主要原因之一。泵如不是连续运行，水中的杂质，如灰渣、泥浆等会慢慢沉淀，长时间停运后，杂物、沉淀物将进口滤网堵塞，泵打空泵，至轴承缺少润滑水而烧毁。故应根据实际情况，定期检查、清理泵进口滤网及池底，防止滤网堵塞。

五、结束语

深井泵故障主要是由振动引起，在安装、检修时，必须严格执行工艺要求，严格检查各零部件尺寸，从源头上控制振动异常发生。同时，在泵的运转过程中，定期检查水位控制开关、泵振动情况，以便及时发现异常，避免造成事故扩大。