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        凝結(jié)水泵無法盤車故障分析與處理

        2016-10-17 20:32:20孫超溫青云
        科技視界 2016年21期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        孫超 溫青云

        【摘 要】某核電站凝結(jié)水系統(tǒng)的3臺(tái)凝結(jié)水泵在安裝階段出現(xiàn)泵軸無法盤車缺陷。通過長達(dá)三個(gè)月的分析處理,目前3臺(tái)凝泵運(yùn)行正常。本文主要結(jié)合凝結(jié)水泵的結(jié)構(gòu)和裝配,以及水潤滑軸承特點(diǎn)進(jìn)行分析研究,明確導(dǎo)致凝結(jié)水泵無法盤車的根本原因,并為今后同類型水潤滑軸承立式泵盤車故障處理提供參考。

        【關(guān)鍵詞】凝結(jié)水泵;無法盤車;結(jié)構(gòu);裝配;水潤滑軸承

        0 前言

        某核電3臺(tái)凝結(jié)水泵由上海凱士比泵有限公司提供,型號(hào)為NLT400-500×2S,為立式長軸離心泵,共兩級(jí)葉輪,首級(jí)葉輪為雙吸式結(jié)構(gòu)。泵軸由三段短軸通過套筒連接而成,總長約10m。泵體軸承采用推力軸承+導(dǎo)軸承的形式。推力軸承為軸瓦式滑動(dòng)軸承,位于泵體上方;導(dǎo)軸承為水潤滑軸承,均勻分布在泵軸上,是一種高分子材料:AC-3[1]。

        凝結(jié)水泵出廠前,已經(jīng)在廠內(nèi)做過性能試驗(yàn)(由于廠內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)長度限制,試驗(yàn)時(shí)并未安裝中間軸),所有數(shù)據(jù)良好,性能試驗(yàn)完成后進(jìn)行中間軸的裝配。2013年初,3臺(tái)凝結(jié)水泵作為整機(jī)由上海運(yùn)輸海核現(xiàn)場工程公司倉庫。同年8月,3臺(tái)凝結(jié)水泵分別裝入對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水泵坑內(nèi)。

        2014年2月,安裝單位人員對(duì)3臺(tái)凝結(jié)水泵進(jìn)行盤車對(duì)中,發(fā)現(xiàn)泵軸根本無法盤動(dòng),其中一臺(tái)進(jìn)行解體檢修。經(jīng)過三個(gè)月的分析處理,目前凝結(jié)水泵正常盤車,并且運(yùn)行期間,軸承溫度和振動(dòng)均在合格范圍內(nèi),運(yùn)行情況良好。

        1 原因分析

        凝結(jié)水泵1CEX003PO在現(xiàn)場進(jìn)行解體檢修,整個(gè)處理過程及數(shù)據(jù)測量由維修處機(jī)械隊(duì)全程參與,且3臺(tái)凝結(jié)水泵無法盤車的故障具有共性,因此以1CEX003PO進(jìn)行原因分析。

        1.1 直接原因

        凝結(jié)水泵1CEX003PO全面解體后,對(duì)各零部件配合間隙進(jìn)行測量,按廠家EOMM技術(shù)手冊(cè)要求,導(dǎo)軸承處均為間隙配合,但是中間3處導(dǎo)軸承,1級(jí)為過渡配合,2級(jí)和3級(jí)為過盈配合,均不滿足要求。

        對(duì)過盈配合的中間2處導(dǎo)軸承(第2級(jí)和第3級(jí))進(jìn)行詳細(xì)測量,并領(lǐng)取新導(dǎo)軸承進(jìn)行橫向?qū)Ρ?,發(fā)現(xiàn)這兩處導(dǎo)軸承嚴(yán)重變形。由此可以看出,導(dǎo)致泵無法盤車的直接原因是中間軸承架2處水潤滑導(dǎo)軸承(第2級(jí)和第3級(jí))變形,配合尺寸由間隙配合變?yōu)檫^盈配合,將軸抱死。

        1.2 間接原因

        凝結(jié)水泵出廠運(yùn)輸至現(xiàn)場后,長達(dá)一年的時(shí)間都未進(jìn)行定期的盤車檢查,同時(shí)長時(shí)間浸泡在污水中(安裝階段初期污水流入筒體),導(dǎo)致導(dǎo)軸承變形的問題沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn),給后續(xù)分析造成干擾。綜合凝結(jié)水泵現(xiàn)場檢修記錄數(shù)據(jù),以及日常維護(hù)保養(yǎng)情況,歸納出導(dǎo)致部分導(dǎo)軸承變形的可能因素如下:

        1)凝結(jié)水泵在進(jìn)行出廠性能試驗(yàn)時(shí),由于工廠試驗(yàn)臺(tái)位限制,只裝配了首級(jí)接管和第1級(jí)導(dǎo)軸承,因此1級(jí)中間導(dǎo)軸承在進(jìn)行氣蝕和性能試驗(yàn)后與轉(zhuǎn)子間存在一定的磨損量,而2級(jí)和3級(jí)中間導(dǎo)軸承是試驗(yàn)結(jié)束后,直接隨中間軸回裝本體,未進(jìn)行過廠內(nèi)試驗(yàn)。

        2)從泵軸解體時(shí)的裝配狀態(tài)來看,凝結(jié)水泵一年時(shí)間均未進(jìn)行定期盤車,不能完全排除轉(zhuǎn)子因長期放置或意外造成的轉(zhuǎn)子跳動(dòng)超標(biāo)而局部卡死的可能。

        3)從現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)來看,導(dǎo)軸承與軸套的間隙并不均勻。翻查資料,中間軸承架內(nèi)徑尺寸為135H7,水潤為軸承尺寸為135s6,兩者為過盈配合,過盈量最小為0.52mm。

        廠家內(nèi)部采用液壓壓裝的方法進(jìn)行裝配(現(xiàn)場曾經(jīng)嘗試用冷壓法進(jìn)行裝配,但此軸承材料為高分子合成纖維,低溫冷卻容易脆裂,冷壓法導(dǎo)致新導(dǎo)軸承損壞無法使用)。從現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)來看,導(dǎo)軸承變形量大,如果暫時(shí)不考慮軸承材料吸水膨脹量,可以初步認(rèn)為廠家的裝配方式對(duì)軸承的變形是存在一定的影響。

        4)凝結(jié)水泵導(dǎo)軸承抱死是否是由于AC-3這種材質(zhì)水漲變形導(dǎo)致的。廠家設(shè)計(jì)人員回文明確AC-3材質(zhì)在靜水中吸水膨脹系數(shù)很?。ㄔO(shè)計(jì)水質(zhì)為純凈/凝結(jié)水),一般在0.3%左右。在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子和導(dǎo)軸承是不會(huì)發(fā)生卡澀的。同時(shí),KSB提供超過1500臺(tái)NLT凝結(jié)水泵的運(yùn)行業(yè)績和經(jīng)驗(yàn)及紅沿河、寧德核電項(xiàng)目的商運(yùn)業(yè)績,在理論和實(shí)際運(yùn)行中均不存在任何咬合的可能。

        為了驗(yàn)證AC-3材料的吸水脹性,我們將新領(lǐng)取的水潤滑軸承侵泡在純凈水中,侵泡前記錄下內(nèi)徑尺寸為117.81mm。侵泡1個(gè)月后,重新測量內(nèi)徑尺寸,依舊為117.80mm,幾乎未發(fā)生變化。因此,初步可以認(rèn)定AC-3材質(zhì)對(duì)純凈水的吸水膨脹很小。

        2 水潤滑軸承特點(diǎn)

        傳統(tǒng)觀點(diǎn)將潤滑狀態(tài)分為: 流體動(dòng)壓潤滑、流體靜壓潤滑、彈性流體動(dòng)壓潤滑、邊界潤滑、干摩擦5 種。由于水的黏度很低, 僅為油的1/100~1/20 ,低黏度的潤滑劑具有摩擦阻力小, 摩擦因數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),但水膜的承載能力要比油膜低的多, 很難形成流體動(dòng)壓潤滑,一般認(rèn)為只有在高速、低載的適宜條件下才能形成流體潤滑,但在啟動(dòng)和停機(jī)過程中,運(yùn)行速度有所變化時(shí),往往會(huì)使軸承處于邊界潤滑和干摩擦狀態(tài)。因此,對(duì)水潤滑軸承要求其能在邊界潤滑和干摩擦條件下安全運(yùn)行,并具有低摩擦因數(shù)。

        水潤滑軸承的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:a)購買和使用成本低;b)不造成環(huán)境污染;c)易維護(hù)保養(yǎng)。

        水潤滑軸承的缺點(diǎn):a)由于水的沸點(diǎn)低,所以水潤滑軸承不能應(yīng)用于高溫環(huán)境中;b)水尤其是海水的銹蝕作用較強(qiáng), 純水的導(dǎo)電性比普通潤滑油高數(shù)億倍以上,能引起絕大多數(shù)金屬材料的電化學(xué)腐蝕和高分子材料的老化;c)水的汽化壓力高,水潤滑系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生氣蝕,使材料受到侵蝕[2]。

        3 總結(jié)與推廣

        此次凝泵無法盤車故障,值得我們深刻檢討,也為今后維護(hù)檢修以及遇到相同問題提供參考:

        1)凝結(jié)水泵在安裝調(diào)試期間的維護(hù)保養(yǎng)需重視,水泵若長期存放在污水環(huán)境,同時(shí)未進(jìn)行定期盤車,會(huì)出現(xiàn)局部沾粘、軸承疲勞點(diǎn)蝕等故障,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致泵軸彎曲;

        2)裝配工藝數(shù)據(jù)需完善。廠家人員不僅需要提供零部件制造尺寸,也需要提供裝配尺寸。此次導(dǎo)軸承的壓裝,廠家提供人員沒有提供壓緊力計(jì)算公式,以及裝配前后軸承的變形量,不利于故障的分析;

        3)水潤滑軸承材料選擇。目前水潤滑軸承材料的選擇均還在理論上研究各種類型材質(zhì)高、低摩擦副水潤滑理論和磨損機(jī)理以及在邊界潤滑和干摩擦下的摩擦學(xué)機(jī)理,以便找出減少摩擦的方法和提高水潤滑摩擦副承載能力。

        雖然導(dǎo)軸承有如此多的優(yōu)點(diǎn),但是采用液壓壓裝的裝配方式確實(shí)有待驗(yàn)證,后續(xù)檢修過程中,需要維修人員對(duì)軸承與軸承架的裝配情況進(jìn)行記錄、試驗(yàn),如發(fā)現(xiàn)原有的裝配方式不適合,要進(jìn)行技改,例如改變?cè)械膲貉b工藝或采用其他結(jié)構(gòu)導(dǎo)軸承支架進(jìn)行替代。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]上海凱士比泵有限公司.凝結(jié)水泵設(shè)備安裝及維護(hù)說明書[S].2011-10-21,B版.

        [2]張霞,王新榮,牛國玲,等.水潤滑軸承的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 裝備制造技術(shù),2008(1):101-102.

        [責(zé)任編輯:田吉捷]

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