多级离心泵定位轴承温度超标的原因分析与处理

郑锐锋(洛阳三隆安装检修有限公司 河南 洛阳 471012)

泵是一种将原动机机械能顺利转变为运输流体动能与压力能的重要机械，拥有宽广的功能范围、工作温度及介质抽送类型，因此随处都能看见其运行，全国每年在泵上消耗的发电量为20%-25%。在各种类型的泵上，应用最广的是离心泵，离心泵在运行过程中的可靠性与良好的性能十分关键。

一、多级离心泵基本工作原理与结构

1.多级离心泵基本工作原理

多级离心泵包括了吸入室、排出管、叶轮以及压出室。当轴驱动叶轮迅速旋转时，位于叶轮上的叶片致使流体发生旋转，也就是叶片将会沿着周围切线方向对流体实施做功，增加了流体的压力能与动能。在叶轮出口的外缘周围，由于具备圆周切线最高速度，因此该位置的液体将会拥有最高的压力能与动能。在惯性离心力与压力差的共同影响下，在叶轮出口外缘排出液体，途经压出室、排出管、出口管道最终到达目的地。同时，由于惯性离心力的作用，由叶轮出口排出液体，在叶轮中心呈现真空的趋势，也就是在叶轮中心出现低压区，通过吸入段压力带来的影响，吸入管中的液体通过吸入室进一步流至叶轮中心。当叶轮连续旋转时，叶轮中心连续吸入流体，通过叶轮外缘出口排出，促使离心泵对流体连续进行输送。

2.多级离心泵基本结构

经常使用的多级离心泵基本结构包括水平剖分式和节段式两种。水平剖分式的结构特点是通过轴心的水平剖分面上下泵体进行对接，在下部泵壳体上铸造进出口管和蜗壳，维护检修也十分便利，维修过程中能够直接将泵的上壳体取下。节段式的结构特点是由一个在扩压器壳体内的叶轮构成每一级，采用螺栓与穿杆及隔板进行连接，通过串联方式将各级与穿杆进行固定，优点是抗高压以及不容易发生泄漏。但是在维修过程中需要对进出口管道进行拆卸，这一操作具有较大难度。通常认为，水平剖分式多级泵要好于节段式多级泵。吸入室结构，水平剖分式多级泵通常使用半螺旋形，节段式多级泵则是使用圆环形。而每级叶轮的压出室，由于制造蜗壳十分方便、转化液体动能为压力能具有较高的效率，一般水平剖分式多采用蜗壳机构；但是由于蜗壳属于不对称的形状，容易造成轴弯曲，使用蜗壳仅限于节段式多级泵的首尾两段，而中段则通过导流装置实行一级叶轮与次级叶轮之间转化能量。

二、多级离心泵定位轴运行温度超标状况

某厂在安装调试多级离心泵定位轴时，正常启动之后几分钟，排端轴承迅速升温，定位轴承已经出现冒烟，发出异常声音。操作人员立刻停止操作，通知维护人员拆卸检查，发现定位轴承已经发生了坏损，轴也烧至泛蓝。从多级离心泵运行角度进行分析，在操作过程中轴承最高温度为85℃，通常在60℃左右运行，因此这一工艺中，在25℃的环境温度下，检测到轴承箱两端表面温度达到了70℃，已经超标，应当果断进行处理。

三、多级离心泵定位轴温度超标的原因

针对该多级离心泵定位轴温度超标问题，我们对前后端轴承箱进行拆解检查。

1.该泵定位轴承型号为：31312Q/DF，属于圆锥推力滚子轴承；轴承箱采用油雾润滑与稀油润滑组合润滑，并且润滑轴承箱中油位充足，放出的润滑油清澈透亮，没有乳化，可以排除因润滑不良引起的轴承温升过高。

2.拆除前后端轴承箱与后端密封腔，并拆卸平衡鼓，复查转子窜量，发现转子定位有问题，流道中心偏了2mm。

3.测量平衡鼓与平衡套配合间隙，发现该径向间隙已超标，实测值为0.9mm，泵随机资料给定间隙为0.5mm。

通过以上拆检中发现的问题，经分析可以确定，造成该轴承迅速温升的原因为：

1.轴承定位不当，致使转子流道中心发生偏移，造成轴向力不平衡。

2.该泵介质中呈酸性，长时间运转导致平衡鼓腐蚀磨损，从而使平衡鼓和平衡套配合间隙发生变化，导致末级向平衡室漏液严重，导致平衡鼓不能正常平衡轴向力。

四、多级离心泵定位轴承温度超标处理

根据已确定的原因，对该泵进行如下处理。

1.修复平衡鼓。通过激光熔覆的技术，对磨损腐蚀的平衡鼓进行修复，平衡套未做处理，以平衡套内孔尺寸为基准，车削修复后的平衡套，使其与平衡套的配合间隙符合标准。

2.更换前后端的机械密封及轴承。在装配后端定位轴承时，通过调整定位套的轴向尺寸，重新调整了转子的轴向位置，使转子处于流道中心。

3.试运行。运行中定位端轴承箱温度正常，泵运行平稳，振动值也符合标准，没有再出现温度超标的情况。

通过以上实例可以看出，多级泵轴承温度超标的主要原因是轴向力无法正常平衡，从而导致轴承温度高。所以解决多级离心泵轴承温度高主要从平衡轴向力的角度出发。

多级离心泵轴向力的平衡措施包括：对称布置叶轮、利用平衡鼓装置、平衡盘装置以及组合等。对称布置叶轮或者采用平衡鼓装置，无法完全平衡轴向力，还需要安装定位轴承对残余轴向力进行承受，多级离心泵较多的是通过具备自行调节整轴向力作用的平衡盘对轴向力积极平衡。在多级泵的平衡盘以及平衡鼓等装置进行设计时，必须配备适合的平衡管路，才能促使轴向力平衡装置达到设计要求。在多级泵的轴承温度超标、烧毁轴承的事故中，不少原因都是由于平衡管过流面积较小、损失管路阻力较大、平衡能力无法达到要求造成的。

此外还可以采取的措施包括：1扩大平衡管内径，增加过流面积。2拆除原来平衡管上的阀门。3尽可能增大平衡管弯曲位置的圆弧半径防止圆弧处截面形成偏圆进一步对过流造成影响。

结论

为了能够正常使用多级离心泵，并且促使其稳定工作，需要从设计、应用、养护以及维修等各个方面对离心泵特殊性、温度超标等问题积极考虑，不断总结教训经验，勇于创新，促使离心泵实现最佳的运行状态。

[1]崔巍.多级离心泵输送渣浆时的轴向力分析及技术改进[J].煤炭学报，2009，(1).

[2]王伟.多级离心泵常见故障分析与维修[J].石油化工设备，2009，(1).