消防穩(wěn)壓水泵燒軸承原因分析

馮永杰（延長(zhǎng)集團(tuán)勘探公司采氣一廠，陜西延安 716000）

消防穩(wěn)壓水泵燒軸承原因分析

馮永杰（延長(zhǎng)集團(tuán)勘探公司采氣一廠，陜西延安 716000）

消防穩(wěn)壓水泵在運(yùn)行過程中，2天就要燒軸承一次。通過多次檢修，發(fā)現(xiàn)燒軸承的原因是工藝流程和葉輪軸向力不平衡所造成。

消防穩(wěn)壓水泵；軸承；軸向平衡力；平衡孔；工藝流程；切割；穩(wěn)壓水泵；原因；分析

1 概述

每個(gè)化工廠消防泵站為全廠消防炮、消防栓提供消防用水的動(dòng)力裝置。而穩(wěn)壓泵是保證沒有火災(zāi)時(shí)消防系統(tǒng)內(nèi)消防水壓力和流量保持循環(huán)的動(dòng)力裝置。全廠處于火災(zāi)時(shí)，用消防增壓泵來提高揚(yáng)程及大流量的消防炮、消防栓用水。正常時(shí)就由兩臺(tái)穩(wěn)壓泵（一開一備）連續(xù)不斷運(yùn)行，來維持系統(tǒng)的壓力和流量，我們選的穩(wěn)壓泵是單級(jí)懸臂離心泵，葉輪式閉式葉輪，在整改前的運(yùn)行情況是三天兩頭的燒軸承。而裝置公用水和生產(chǎn)水進(jìn)口為一根管線進(jìn)入消防罐，消防系統(tǒng)的消防水返回線又連到消防水進(jìn)口管線。若不開穩(wěn)壓泵，火災(zāi)時(shí)造成消防系統(tǒng)的用水壓力和流量無法得到正常保證，這是消防系統(tǒng)壓力和流量偏低的原因。

2 原因分析

2.1 工藝流程不合理造成燒軸承。消防穩(wěn)壓泵的工藝流程如圖1.1可以看出穩(wěn)壓泵（P-A/B）供給消防管網(wǎng)循環(huán)消防水后，必須保證消防水管網(wǎng)壓力為0.8MPa，消防水循環(huán)管網(wǎng)在彈簧自動(dòng)控制閥的控制下又返回到泵進(jìn)口，這時(shí)返回的消防水壓力，給泵進(jìn)口管線帶來嚴(yán)重的壓力波動(dòng)，使葉輪進(jìn)口承受的壓力不斷變化。可以看出葉輪后蓋板的壓力和前蓋板壓力差增大，說明前蓋板的壓力增大，那么進(jìn)口水管線的壓力增大，造成葉輪的平衡力不能平衡。

2.2 軸向力原理，因吸排液口壓力不等也使并非完全對(duì)稱的葉輪兩側(cè)所受液體壓力不等，從而產(chǎn)生了軸向力。葉輪兩側(cè)液體壓力假如不計(jì)軸的截面積，也不考慮葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)壓力分布的影響，則作用在葉輪上的力為輪盤受的力和輪蓋受的力的差值，轉(zhuǎn)化為計(jì)算式就是出口壓力和進(jìn)口壓力差值與葉輪輪蓋的面積的乘積，因?yàn)槌隹趬毫κ冀K大于進(jìn)口壓力，所以，當(dāng)離心泵旋轉(zhuǎn)起來就一定有了一個(gè)沿軸并指向入口的力作用在轉(zhuǎn)子上。

不平衡的軸向力會(huì)加重止推軸承的工作負(fù)荷，對(duì)軸承不利，同時(shí)軸向力使泵轉(zhuǎn)子向吸入口竄動(dòng)，造成振動(dòng)并可能使葉輪口環(huán)摩擦使泵體損壞。雖然我們要求的是消除軸向力，但假如完全消除了也會(huì)造成轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)中的不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)設(shè)計(jì)出30%的量讓軸承來抵消，這就是為什么多級(jí)泵非驅(qū)動(dòng)端軸承通常都是角接觸軸承的原因，因?yàn)樗梢杂脕沓惺芎艽蟮妮S向力。

產(chǎn)生軸向力的原因：葉輪前后蓋板不對(duì)稱；泵出口流量；軸的結(jié)構(gòu)原因；轉(zhuǎn)子的重量所帶動(dòng)的軸向力；泵進(jìn)口壓力的不穩(wěn)定；還有些其他原因。

平衡方法：用止推軸承平衡離心泵軸向力；用背（副）葉片方法平衡軸向力；用雙吸葉輪平衡軸向力；用葉輪對(duì)稱布置平衡軸向力；用平衡鼓平衡軸向力；用平衡盤方法平衡軸向力；用平衡孔或平衡管方法平衡軸向力。

2.3 經(jīng)過多次檢修發(fā)現(xiàn)，軸承把軸承架磨損下明顯突臺(tái)。說明軸承的軸向力向電機(jī)方向嚴(yán)重竄動(dòng)，說明燒軸承的原因是軸向力不平衡的問題。那么工藝的分析是整改工藝管線的方案，而葉輪的軸向力不平衡和泵的選型有關(guān)系，對(duì)泵的更換是不現(xiàn)實(shí)的。

2.4 軸向力分析：

仔細(xì)分析后可以看看單級(jí)閉式葉輪軸向力平衡靠葉輪平衡孔來平衡，通過葉輪輪轂可以看出軸向電機(jī)方向竄動(dòng)量很大。那么這么大的軸向力是怎么產(chǎn)生的呢？這臺(tái)穩(wěn)壓泵是閉式葉輪的軸向力進(jìn)行實(shí)際分析。如圖1.1所示，葉輪進(jìn)口

圖2.2

承受的力F0不斷變化，而葉輪前后蓋板承受的力F2和F1是沒有變化的數(shù)值，根據(jù)單級(jí)閉式葉輪受力分析，可以看出軸向力（ΔF）ΔF=F2-F1。根據(jù)離心泵的原理，F(xiàn)0是離心力產(chǎn)生的，其值要小于大氣壓，通過平衡孔來平衡的軸向力ΔF-F0≈0，當(dāng)F0增大時(shí)，可以看出平衡孔已經(jīng)不能平衡葉輪的軸向力，平衡力被破壞。F0大于ΔF時(shí)，ΔF的方向就偏向電機(jī)方向竄動(dòng)。引起軸向電機(jī)方向嚴(yán)重移動(dòng)，平衡孔過小不能平衡軸向力，是燒軸承的主要原因。

葉輪的后蓋板上裝一個(gè)與前蓋板上阻漏環(huán)直徑相等的平衡環(huán)，且在后蓋板的環(huán)內(nèi)的面積上均勻開若干個(gè)圓孔（平衡孔），溝通葉輪前后側(cè)的液體，平衡軸向推力。

3 結(jié)語(yǔ)

通過分析得到了引起泵燒軸承的原因是工藝流程不合理和消防穩(wěn)壓泵的平衡孔不能使葉輪軸向力得到平衡。

4 整改方案

4.1 工藝流程整改

如圖1.2所示的工藝流程會(huì)使泵葉輪進(jìn)口壓力穩(wěn)定，是2#罐的靜壓力，通過2#罐的緩沖，那么F0數(shù)值幾乎沒有變化。運(yùn)行泵進(jìn)口壓力增高，使的前蓋板壓力高，后蓋板壓力不變，可以看出軸向力壓差降低。為了穩(wěn)定泵進(jìn)口壓力不變，進(jìn)口工藝進(jìn)行整改，穩(wěn)定泵的軸向力。用平衡孔來消除軸向力，取得軸向力的平衡。