王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

GSG80-260泵止推端軸承溫度高原因分析及處理

王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

根據(jù)高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度高現(xiàn)象，列舉出引起該泵止推端軸承溫度高故障的原因：泵沒有在工況點(diǎn)上運(yùn)行、軸承溫度監(jiān)測儀表故障、軸承冷卻裝置故障、軸承受預(yù)載荷、軸承損壞、泵軸向推力過大、軸承潤滑不良。結(jié)合高壓鍋爐給水泵J441C安裝和運(yùn)行的歷史記錄，通過分析排除方法，推斷出該泵止推端軸承溫度高的原因是潤滑不良，經(jīng)過提高潤滑油位證實(shí)該推斷正確，為準(zhǔn)確及時(shí)處理故障提供理論指導(dǎo)。

高壓鍋爐給水泵；軸承溫度高；原因分析；處理措施

1 引言

中海石油化學(xué)股份有限公司日產(chǎn)2 500t甲醇裝置高壓鍋爐給水泵共有3臺，位號分別為J441A、J441B和J441C，其中J441A和J441B由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為3 330r/min，J441C由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)增速箱驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為3 330r/min。日產(chǎn)2 500t甲醇裝置正常運(yùn)行期間，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)泵J441A和J441B運(yùn)行，把鍋爐水從脫氧槽輸送到高壓汽包，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵J441C備用，當(dāng)J441A或J441B停機(jī)時(shí)，啟動(dòng)備用泵J441C。高壓鍋爐給水泵J441C由德國Sulzer公司設(shè)計(jì)并制造，規(guī)格型號為GSG80-260/6-6，主要性能參數(shù)見表1。高壓鍋爐給水泵J441C為多級雙殼體筒袋泵，共12級，為了減小轉(zhuǎn)子軸向推力，葉輪對稱布置，設(shè)計(jì)軸向推力平衡裝置、最小流量裝置，自由端軸承為圓柱滾子軸承，型號為SKF NU312ECJ，承受徑向力，止推端軸承為兩套角接觸球軸承面對面組合安裝，型號為SKF 7312BECBJ，承受徑向力和殘余軸向推力。高壓鍋爐給水泵J441C自由端軸承和止推端軸承都為利用甩油環(huán)飛濺潤滑方式[1]，自由端軸承箱安裝溫度探頭，溫度探頭緊壓在軸承外圈，測量軸承外圈溫度；止推端軸承箱安裝溫度探頭和振動(dòng)探頭，溫度探頭緊壓在內(nèi)側(cè)軸承外圈，測量內(nèi)側(cè)軸承外圈溫度，振動(dòng)探頭緊固在軸承箱體上，測量軸承箱振動(dòng)烈度。高壓鍋爐給水泵J441C自由端軸承箱沒有設(shè)計(jì)冷卻裝置，止推端軸承箱設(shè)計(jì)空冷風(fēng)扇。

表1 高壓鍋爐給水泵J441C性能參數(shù)

2 故障現(xiàn)象

高壓鍋爐給水泵J441C軸承溫度高和軸承箱振動(dòng)烈度大對其安全運(yùn)行影響很大，軸承溫度高會(huì)引起潤滑油粘度下降，導(dǎo)致軸承潤滑不良，造成軸承損壞。軸承箱振動(dòng)烈度大會(huì)引起動(dòng)、靜部分發(fā)生磨損，各連接部件松動(dòng)，振動(dòng)嚴(yán)重可能使與該泵相連接的軸承、軸承座、管道等發(fā)生共振，引起連接螺栓松動(dòng)、地腳螺栓斷裂等，從而造成重大事故[2]。

日產(chǎn)2 500t甲醇裝置開車或停車期間，由于系統(tǒng)中壓蒸汽量不足，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓鍋爐給水泵J441A/B必須停機(jī)，需要啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓鍋爐給水泵J441C給高壓汽包供應(yīng)鍋爐水。每當(dāng)啟動(dòng)高壓鍋爐給水泵J441C，其止推端軸承溫度達(dá)到81℃（見圖1），而報(bào)警值為80℃，停車值為90℃，已經(jīng)超出報(bào)警值，雖然沒達(dá)到停車值，但意識到高壓鍋爐給水泵J441C存在問題，需要查找原因，徹底消除故障。

圖1 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度

3 故障分析

為了徹底解決高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度高故障，必須先分析該泵止推端溫度探頭TE-9614B測量值高的原因。能夠引起高壓鍋爐給水泵J411C止推端軸承溫度探頭TE-9614B測量值高的原因較多，如工藝條件變化、測量儀表問題、泵本體故障和軸承潤滑問題等，在這里就逐一分析排查。

3.1 高壓鍋爐給水泵J441C沒有在工況點(diǎn)上運(yùn)行，引起止推端軸承溫度高

高壓鍋爐給水泵J441C入口來自脫氧槽，壓力為0.25MPa，出口至高壓汽包，壓力為12.9MPa，根據(jù)揚(yáng)程計(jì)算公式：

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

式中：H為實(shí)際揚(yáng)程；P2為出口壓力；P1為入口壓力；ρ為介質(zhì)密度。計(jì)算出高壓鍋爐給水泵J441C實(shí)際揚(yáng)程為1 355m，而該泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為1 375m，實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程與設(shè)計(jì)揚(yáng)程偏差較小，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C沒有在工況點(diǎn)上運(yùn)行，引起止推端軸承溫度高。

3.2 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度監(jiān)測儀表故障，引起誤測量值高

高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度通過溫度探頭和溫度變送器進(jìn)行溫度檢測和溫度信號轉(zhuǎn)換，溫度探頭損壞或接線松動(dòng)會(huì)造成溫度探頭檢測錯(cuò)誤，溫度變送器失效會(huì)導(dǎo)致溫度信號轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤[3]。高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承安裝溫度探頭TE-9614B，自由端軸承安裝溫度探頭TE-9614A。高壓鍋爐給水泵J441C正常運(yùn)行期間，自由端軸承溫度測量值為62℃，止推端軸承溫度測量值為81℃，交換自由端溫度探頭TE-9614A和止推端溫度探頭TE-9614B位置，測量結(jié)果不變，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度監(jiān)測儀表故障，引起誤測量值高。

3.3 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承冷卻裝置故障，引起軸承溫度高

高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸端安裝軸流風(fēng)扇，用于冷卻止推端軸承，軸流風(fēng)扇外側(cè)安裝風(fēng)扇防護(hù)罩，起到防護(hù)和導(dǎo)風(fēng)作用，檢查軸流風(fēng)扇葉片，沒發(fā)現(xiàn)異常情況，其工作正常，風(fēng)扇防護(hù)罩完好，導(dǎo)風(fēng)正常，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承冷卻裝置故障，引起軸承溫度高。

3.4 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承受預(yù)載荷，引起軸承溫度高

高壓鍋爐給水泵J441C自由端軸承為圓柱滾子軸承，型號為SKF NU312ECJ，該軸承為完全分離軸承，只承受徑向力，不能承受軸向推力；止推端軸承為兩套角接觸球軸承面對面組合安裝，型號為SKF 7312BECBJ，承受徑向力和殘余軸向推力。拆開高壓鍋爐給水泵J441C聯(lián)軸器，在靠背輪上安裝拉拔專用工具，在泵軸端面安裝上百分表，測量該泵軸向竄量為0.05mm，該泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.04～0.06mm，測量值在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承受預(yù)載荷，引起軸承溫度高[4]。

3.5 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承損壞，引起軸承溫度高

如果高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承損壞，就會(huì)引起軸承溫度高，同時(shí)軸承箱振動(dòng)烈度會(huì)加劇，盤車會(huì)不靈活且軸向竄量會(huì)增大。高壓鍋爐給水泵J441C正常運(yùn)行后，利用手持式測振儀vm-63a檢測該泵非驅(qū)動(dòng)軸承振動(dòng)烈度，測量值為2.6mm/s，設(shè)計(jì)連續(xù)運(yùn)行振動(dòng)值為小于4.5mm/s，測量振動(dòng)值小于連續(xù)運(yùn)行允許振動(dòng)值，所以該泵振動(dòng)正常，停泵后手動(dòng)盤車無發(fā)現(xiàn)異常，拆開聯(lián)軸器檢查軸向竄量為0.05mm，與檢修記錄值一致，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C非驅(qū)動(dòng)軸承損壞，引起軸承溫度高。

3.6 高壓鍋爐給水泵J441C軸向推力過大，引起非驅(qū)動(dòng)軸承溫度高

高壓鍋爐給水泵J441C葉輪產(chǎn)生的軸向推力為各個(gè)葉輪產(chǎn)生的軸向推力矢量和，因該泵有12級葉輪，如果所有葉輪同向布置，會(huì)產(chǎn)生很大的軸向推力，為了減小葉輪產(chǎn)生的軸向推力，設(shè)計(jì)葉輪對稱布置。為了進(jìn)一步減小泵軸向推力，該泵設(shè)計(jì)軸向推力平衡裝置，該裝置主要由固定在泵軸上隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)的平衡鼓、固定在筒體蓋上的平衡鼓套和連接平衡腔室與泵吸入腔的平衡管組成。

高壓鍋爐給水泵J441C閉式葉輪產(chǎn)生的軸向推力（見圖2）計(jì)算簡化公式為Py=（π/4）（-d2）（p2-p1）-（G/g）C1z。式中D1為輪蓋密封處直徑；d為軸徑；p1為葉輪前蓋板處液體壓強(qiáng)；p2為葉輪后蓋板處液體壓強(qiáng)；G為介質(zhì)質(zhì)量流量；g為重力加速度；C1z為葉輪入口處液體壓力。從公式可以得知，當(dāng)高壓鍋爐給水泵入口壓力、出口壓力和流量穩(wěn)定時(shí)，葉輪產(chǎn)生的軸向推力穩(wěn)定。

高壓鍋爐給水泵J441C平衡鼓受力分布見圖3，平衡鼓產(chǎn)生的軸向推力Pp=（π/4）（-）（p2-p1），式中p1為平衡鼓后液體壓強(qiáng)；p2為平衡鼓前液體壓強(qiáng)；d2為平衡鼓外徑；d1為輪轂直徑。當(dāng)高壓鍋爐給水泵J441C平衡鼓密封過度磨損或者涂層脫落，平衡鼓密封間隙增大[5]，介質(zhì)泄漏量增加，平衡鼓后液體壓強(qiáng)p1就會(huì)增大，從公式可以得知，當(dāng)平衡鼓后液體壓強(qiáng)p1增大，平衡鼓前壓強(qiáng)和平衡鼓后壓強(qiáng)之差p2-p1就會(huì)減小，從而平衡鼓產(chǎn)生的軸向推力Pp就會(huì)減小，而高壓鍋爐給水泵J441C軸向推力等于葉輪產(chǎn)生的軸向推力Py與平衡鼓產(chǎn)生的軸向推力Pp之差，當(dāng)平衡鼓產(chǎn)生的軸向推力Pp減小，該泵軸向推力就會(huì)增大，從而推力軸承所承受力增大，導(dǎo)致溫度升高。

圖2 閉式葉輪受力分布

圖3 平衡鼓受力分布

高壓鍋爐給水泵J441C軸向推力平衡裝置連接平衡腔室與吸入腔的平衡管上安裝有壓力表，檢查該壓力表讀數(shù)為0.3MPa，該泵吸入腔壓力為0.25MPa，壓差為0.3-0.25=0.05MPa，該泵設(shè)計(jì)平衡管壓差小于0.08MPa，符合設(shè)計(jì)要求，所以排除高壓鍋爐給水泵J441C軸向推力過大，引起非驅(qū)動(dòng)軸承溫度高。

3.7 高壓鍋爐給水泵J441C非驅(qū)動(dòng)軸承潤滑不良，引起軸承溫度高

高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承為兩套角接觸球軸承面對面組合安裝，該軸承型號為SKF 7312BECBJ，外圈直徑為130mm，半徑為65mm。高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承設(shè)計(jì)要求潤滑油位到軸承中心的垂直距離為81.5mm，大于軸承外圈直徑，潤滑油位低于軸承外圈，軸承潤滑油依靠甩油環(huán)飛濺提供。甩油環(huán)安裝在外側(cè)軸承旁邊，軸承溫度探頭測量的是內(nèi)側(cè)軸承外圈溫度（見圖4）。高壓鍋爐給水泵J441C為備用泵，長時(shí)間停止運(yùn)行后軸承沒有潤滑油，啟動(dòng)后甩油環(huán)飛濺的潤滑油只潤滑到靠近甩油環(huán)一側(cè)滾動(dòng)軸承，而另外一側(cè)滾動(dòng)軸承潤滑不良，造成溫度升高。

圖4 軸承溫度測量點(diǎn)

4 處理措施

經(jīng)過以上分析，最終判斷高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度高的原因是潤滑不良，通過調(diào)整恒位油杯高度來升高軸承箱潤滑油位，使?jié)櫥臀贿_(dá)到滾動(dòng)軸承最低滾珠中心位置（見圖5），把原來的飛濺潤滑變?yōu)橛驮櫥琜6]，讓滾動(dòng)軸承得到充分潤滑，降低軸承溫度。高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承箱潤滑油位調(diào)整后，軸承溫度從81℃降低到71℃，低于報(bào)警值（見圖6）。

圖5 軸承潤滑油位

圖6 高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度

5 結(jié)束語

通過對高壓鍋爐給水泵J441C止推端軸承溫度升高情況進(jìn)行原因分析，得出的結(jié)論是：造成該泵止推端軸承溫度升高的原因很多，分析其原因時(shí)，應(yīng)從操作條件的變化、監(jiān)測儀表的狀態(tài)、設(shè)備故障原因等方面入手，通過分析排除法推斷出問題原因所在，為準(zhǔn)確及時(shí)處理問題提供理論指導(dǎo)。

[1]錢青松，程澤民.設(shè)備潤滑技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2010，120-123.

[2]黃希賢，曹占友.泵操作與維修技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2009：56.

[3]王朝暉.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國石化出版社，2007：13-19.

[4]宋天民.煉油廠動(dòng)設(shè)備[M].北京：中國石化出版社，2010：70-76.

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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，海南澄邁人，工程師，主要從事機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、技術(shù)改造等工作。