滕洪

【摘? 要】大功率柴油機(jī)上的低溫水泵的密封是由位于密封支架上的靜環(huán)和位于葉輪上的動(dòng)環(huán)兩者共同實(shí)現(xiàn)的。水泵運(yùn)行狀態(tài)下，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸面形成一層薄薄的液面，避免了兩者干摩擦，同時(shí)對(duì)流到葉輪背面的水起到密封作用。正常狀態(tài)下，水封不泄漏或者允許少量滴漏。本次泵的泄漏很大，呈帶壓力噴射狀，所以水封失效的可能性很大，而非水封表面或動(dòng)靜環(huán)之間存在異物或劃痕，水泵泄漏的直接原因是軸竄導(dǎo)致水封失效，對(duì)此給出了針對(duì)性的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī);低溫水泵;軸承;漏水

某型柴油機(jī)為高速大功率V型柴油機(jī)，面向柴油機(jī)功率輸出端（KS），左側(cè)為A排，右側(cè)為B排。該柴油機(jī)組在調(diào)試試驗(yàn)過程中，柴油機(jī)機(jī)帶低溫冷卻水泵支承體與蝸殼之間的結(jié)合面沿圓周方向突然往外大量噴水，2～3min內(nèi)低溫水系統(tǒng)水箱低位報(bào)警，緊急停機(jī)。

1故障排查

拆下低溫冷卻水泵后發(fā)現(xiàn)：齒輪端外軸承（單列滾柱軸承）的黃銅質(zhì)軸承保持架碎裂;軸承內(nèi)圈與冷卻水泵驅(qū)動(dòng)小齒輪接觸部分的凸肩整圈龜裂并脫落;主軸承外圈有明顯的過熱導(dǎo)致變色現(xiàn)象;水泵葉輪（青銅材質(zhì)）與進(jìn)水管刮擦發(fā)生卷邊。

打開柴油機(jī)齒輪箱檢查，在齒輪箱B側(cè)高溫冷卻水泵安裝位置的凸臺(tái)上發(fā)現(xiàn)5塊崩裂的軸承內(nèi)圈凸緣碎塊和3塊軸承保持架碎塊及大量的碎金屬屑;在齒輪箱下面的蓋板又發(fā)現(xiàn)數(shù)塊損壞的軸承內(nèi)圈和保持架碎塊以及細(xì)小的金屬碎塊。

低溫水泵驅(qū)動(dòng)齒輪、中傳齒輪、B列滑油泵齒輪均有不同程度的刮擦和擠壓痕跡。將水泵軸垂直放置，軸承內(nèi)圈與水泵軸發(fā)生可逆的軸向相對(duì)位移，約7mm，而圖紙要求為0mm。

水泵軸發(fā)生竄動(dòng)的可能原因有：（1）深槽滾珠軸承內(nèi)圈未安裝到位即鎖緊螺母。（2）鎖緊螺母沒有按工藝技術(shù)文件規(guī)定（220+20（N·m），螺紋部分涂抹樂泰防松膠）進(jìn)行有效緊固，在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生松動(dòng)，并引起一系列連鎖反應(yīng)。（3）水泵或水泵葉輪安裝過程中，水泵葉輪與進(jìn)水蝸殼的徑向或者軸向間隙（主要是軸向間隙）未達(dá)到技術(shù)要求，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中葉輪發(fā)生刮擦;設(shè)計(jì)中不可避免地會(huì)產(chǎn)生軸向力，在軸向力和刮擦產(chǎn)生的反向軸向力以及不規(guī)則的徑向力綜合作用下，水泵軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)呈不規(guī)則多維運(yùn)動(dòng)，在振動(dòng)等作用下引起螺母松動(dòng)，進(jìn)而軸承內(nèi)圈和水泵軸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并引起一連串的連鎖反應(yīng)。拆卸水封靜環(huán)檢查發(fā)現(xiàn)：由于軸竄，靜環(huán)座和與之對(duì)應(yīng)的軸上凸肩發(fā)生較嚴(yán)重磨損，水封密封環(huán)發(fā)生形變，油封內(nèi)圈彈簧斷裂。

低溫水泵的密封是由位于密封支架上的靜環(huán)和位于葉輪上的動(dòng)環(huán)兩者共同實(shí)現(xiàn)的。水泵運(yùn)行狀態(tài)下，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸面形成一層薄薄的液面，避免了兩者干摩擦，同時(shí)對(duì)流到葉輪背面的水起到密封作用。正常狀態(tài)下，水封不泄漏或者允許少量滴漏。本次泵的泄漏很大，呈帶壓力噴射狀，所以水封失效的可能性很大，而非水封表面或動(dòng)靜環(huán)之間存在異物或劃痕。

2故障原因分析

正常狀態(tài)下，動(dòng)、靜環(huán)接觸后，靜環(huán)的厚度應(yīng)為20.5+0.5mm，而自然狀態(tài)下靜環(huán)的厚度值為23.8mm，也就是說靜環(huán)須被壓縮2.8～3.3mm，才能有效起到密封作用。深槽滾珠軸承左邊內(nèi)圈與軸上凸肩靠緊（現(xiàn)場拆檢檢查結(jié)果與圖紙相符），右邊內(nèi)圈靠緊左邊內(nèi)圈（而現(xiàn)場拆檢結(jié)果為相距6～7mm），這樣，當(dāng)軸在葉輪壓差力和驅(qū)動(dòng)齒輪向心力的作用下向右竄動(dòng)時(shí)，在左邊內(nèi)圈和軸凸肩的作用下實(shí)現(xiàn)軸向定位，此時(shí)靜環(huán)的狀態(tài)與剖視圖一改，即被壓縮2.8～3.3mm，實(shí)現(xiàn)有效密封;當(dāng)軸向左竄動(dòng)時(shí)，軸承右邊內(nèi)圈及縮緊螺母被軸承外圈限位，但由于左右內(nèi)圈存在6～7mm間隙，故實(shí)際上整個(gè)軸已偏離了設(shè)計(jì)位置，向左竄動(dòng)了6～7mm，此時(shí)靜環(huán)不但沒被壓縮，反而與動(dòng)環(huán)之間存在約3～4mm的間隙，因此發(fā)生帶壓泄漏。

另外，由于軸竄，驅(qū)動(dòng)端的圓柱滾柱軸承內(nèi)圈與外圈發(fā)生相對(duì)位移，內(nèi)圈L形凸起被滾柱啃掉，保持架被啃去一半;由于軸竄擠壓超過了油封內(nèi)圈彈簧的拉伸極限，故內(nèi)圈彈簧斷裂;本不應(yīng)接觸的軸凸肩與水封座發(fā)生接觸并磨損。

那么軸承內(nèi)圈與水泵軸如何會(huì)發(fā)生6～7mm的位移。如果是螺母松脫，那么軸竄將是一個(gè)漸進(jìn)的過程，與之對(duì)應(yīng)的泄漏也應(yīng)該是逐漸增大的過程，但該泵是突然泄漏。如果是安裝過程中在深槽滾珠軸承右內(nèi)圈推進(jìn)不到位，與左內(nèi)圈存在較大間隙的情況下緊固螺母，那么在水泵安裝后的初期，由于機(jī)封依然處于壓縮狀態(tài)，水泵并不會(huì)出現(xiàn)泄漏;而當(dāng)水泵長期運(yùn)行后，軸在葉輪壓差力和驅(qū)動(dòng)齒輪向心力的作用下，發(fā)生較大軸竄時(shí)，機(jī)封失效，呈現(xiàn)帶壓泄漏狀。

綜上所述，可以確定水泵發(fā)生泄漏的直接原因是軸竄造成水封失效;而根本原因是安裝過程中深槽滾珠軸承內(nèi)圈推進(jìn)不到位即進(jìn)行鎖緊螺母緊固。

3改進(jìn)措施

水泵損壞導(dǎo)致前端箱整個(gè)齒輪系磨損，整個(gè)滑油系統(tǒng)通流元件產(chǎn)生污染甚至失效，這是一個(gè)小概率事件引起的系統(tǒng)故障，須引起高度重視。低溫水泵的密封是由位于密封支架上的靜環(huán)和位于葉輪上的動(dòng)環(huán)兩者共同實(shí)現(xiàn)的。水泵運(yùn)行狀態(tài)下，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸面形成一層薄薄的液面，避免了兩者干摩擦，同時(shí)對(duì)流到葉輪背面的水起到密封作用。正常狀態(tài)下，水封不泄漏或者允許少量滴漏。本次泵的泄漏很大，呈帶壓力噴射狀，所以水封失效的可能性很大，而非水封表面或動(dòng)靜環(huán)之間存在異物或劃痕。為此專門制定水泵安裝作業(yè)指導(dǎo)書，并對(duì)水泵軸承安裝、葉輪安裝等關(guān)鍵點(diǎn)增加互檢、專檢，以避免水泵安裝中出現(xiàn)的人因失誤。

4 結(jié)論

某型大功率柴油機(jī)在調(diào)試試驗(yàn)中突發(fā)機(jī)帶低溫冷卻水泵漏水故障，并對(duì)柴油機(jī)相關(guān)部件造成一系列影響。針對(duì)此故障進(jìn)行排查分析，結(jié)果表明：水泵泄漏的直接原因是軸竄導(dǎo)致水封失效;而根本原因是安裝過程中深槽滾珠軸承內(nèi)圈推進(jìn)不到位即進(jìn)行鎖緊螺母緊固。對(duì)此給出了針對(duì)性的改進(jìn)措施。

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（作者單位：中石化西南石油工程有限公司臨盤鉆井分公司）