長(zhǎng)軸液下泵運(yùn)行可靠性能的探討

鄢 煒

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢 430000）

長(zhǎng)軸液下泵運(yùn)行可靠性能的探討

鄢 煒

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢 430000）

對(duì)某污水處理裝置長(zhǎng)軸液下泵使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析及解決，結(jié)合機(jī)泵制造安裝及使用情況分析，對(duì)長(zhǎng)軸液下泵運(yùn)行的可靠性提出幾點(diǎn)看法，更好地保證機(jī)泵的穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。

長(zhǎng)軸液下泵；故障；分析

液下泵與傳統(tǒng)的臥式離心泵相比，它具有許多優(yōu)點(diǎn)。如：立式安裝，占地面積小，可以直接安裝在槽罐、水池上等，減少了基建成本；葉輪浸在介質(zhì)中，啟動(dòng)時(shí)無(wú)需灌泵，較方便實(shí)行自動(dòng)控制；介質(zhì)泄漏回到原介質(zhì)中，泄漏相對(duì)較安全等。因此，在石油石化、冶金、電廠及環(huán)保等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用[1]。但是其缺點(diǎn)也較為突出：懸臂軸過(guò)長(zhǎng)，電機(jī)在液面上，泵輪在液面下，長(zhǎng)軸連接，有的多達(dá)幾段軸。由于軸過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致擺動(dòng)幅度放大，維護(hù)頻率較高且維護(hù)和檢修比較麻煩。下面針對(duì)某污水裝置長(zhǎng)軸液下泵使用過(guò)程中遇到的故障問(wèn)題提出解決措施，探討長(zhǎng)軸液下泵運(yùn)行的可靠性。

1 長(zhǎng)軸液下泵結(jié)構(gòu)參數(shù)

某污水處理裝置有各種型號(hào)立式長(zhǎng)軸液下泵共20臺(tái)，對(duì)四種參數(shù)不同的機(jī)泵運(yùn)行情況進(jìn)行分析，參數(shù)如下。其典型結(jié)構(gòu)為：泵部分由安裝底板上部的脂潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承部件定位，液下的泵殼體由多段支撐管相連接。泵轉(zhuǎn)子主要由葉輪、泵軸、剛性聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等組成。泵轉(zhuǎn)子由多個(gè)導(dǎo)軸承徑向定位。立式電機(jī)通過(guò)電機(jī)支座安裝在泵軸承支座上方。泵軸與電機(jī)軸由彈性聯(lián)軸器聯(lián)接。

1）上清液輸送泵3400-P-3002，型號(hào)125NWY200-40，鎮(zhèn)江正漢泵業(yè)有限公司制造，流量250m3/h，揚(yáng)程30m，轉(zhuǎn)速2920r/min，軸長(zhǎng)約5.3m（共三根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸為滾動(dòng)軸承，止推軸承為向心角接觸圓柱軸承，軸承潤(rùn)滑為脂潤(rùn)滑。

2）外排泵3410-P-8012，型號(hào)YLC150-250-5000，沈陽(yáng)國(guó)特隆泵業(yè)制造，流量285m3/h，揚(yáng)程60m，轉(zhuǎn)速2 950r/min，軸長(zhǎng)約5m（共三根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸承為滑動(dòng)軸承，共5個(gè)，止推軸承為成對(duì)向心角接觸球軸承，導(dǎo)軸承采用介質(zhì)自沖洗潤(rùn)滑，止推軸承采用脂潤(rùn)滑。

3）反洗排水泵3410-P-8011，型號(hào)YLC50-160-4500，沈陽(yáng)國(guó)特隆泵業(yè)制造，流量30m3/h，揚(yáng)程30m，轉(zhuǎn)速2 950r/min，軸長(zhǎng)約4.5m（共二根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸承為滑動(dòng)軸承，止推軸承為成對(duì)向心角接觸球軸承，導(dǎo)軸承采用介質(zhì)自沖洗潤(rùn)滑，止推軸承采用脂潤(rùn)滑。

4）污油泵3400-P-3001，型號(hào)65NWY25-30，鎮(zhèn)江正漢泵業(yè)有限公司制造，流量30m3/h，揚(yáng)程20m，轉(zhuǎn)速1 450r/min，軸長(zhǎng)約5.4m（共三根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸為滾動(dòng)軸承，軸承潤(rùn)滑為脂潤(rùn)滑。

2 故障現(xiàn)象和解決措施

2.1 上清液輸送泵3400-P-3002故障現(xiàn)象、原因及處理

上清液輸送泵3400-P-3002S間歇運(yùn)行，在新泵投用6個(gè)月后泵振動(dòng)達(dá)到9.3mm/s，且運(yùn)行聲響異常。對(duì)機(jī)泵進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)泵筒體內(nèi)有大量介質(zhì)，導(dǎo)向軸承銹蝕磨損。據(jù)現(xiàn)象分析滲入介質(zhì)有兩種可能，泵機(jī)械密封泄漏和泵筒體法蘭面泄漏。對(duì)其進(jìn)行檢查機(jī)封端密良好，筒體法蘭面墊片為普通石棉墊，而池內(nèi)輸送介質(zhì)為污水。得出故障原因?yàn)橥搀w法蘭墊片選材不當(dāng)，長(zhǎng)時(shí)間造成介質(zhì)滲入筒體軸承處，造成軸承油脂污染流失，導(dǎo)致泵故障。

解決方法：更換損壞的軸承，密封墊片改為四氟墊片。故障解決后運(yùn)行12個(gè)月未出現(xiàn)故障。

2.2 外排泵3410-P-8012的故障現(xiàn)象、原因及處理

外排泵3410-P-8012于2013年6月末投用開(kāi)始運(yùn)行，根據(jù)水池液位自啟自停，池液位0.9m停泵，3m啟泵。開(kāi)始機(jī)泵運(yùn)行良好，振動(dòng)＜2.8mm/s，運(yùn)行3個(gè)月后振動(dòng)突然增大，達(dá)到6.7mm/s。停機(jī)檢查盤(pán)車(chē)輕松，監(jiān)測(cè)運(yùn)行止推軸承處有摩卡聲音，檢修發(fā)現(xiàn)軸承滾珠有輕微劃痕，更換軸承后運(yùn)行發(fā)現(xiàn)振動(dòng)仍超標(biāo)達(dá)到6.5mm/s。吊出機(jī)泵發(fā)現(xiàn)機(jī)泵表面銹蝕，吸入口濾網(wǎng)被塑料袋堵住，且滑動(dòng)軸承自沖洗管4處斷裂。機(jī)泵返廠解體檢修發(fā)現(xiàn)5個(gè)石墨滑動(dòng)軸破裂3個(gè)，軸套磨出劃痕，且自沖洗管路有異物堵塞。

根據(jù)此現(xiàn)象分析機(jī)泵故障原因：①自沖洗管銹蝕，焊口脫焊斷裂導(dǎo)致石墨滑動(dòng)軸承干磨破損；②水中細(xì)碎異物堵住自沖洗管，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承干磨破損。

處理方法：機(jī)泵更換滑動(dòng)軸承，自沖洗管改為不銹鋼管重新焊接，接口改為從泵出水管引到滑動(dòng)軸承處，且清除池內(nèi)贓物。

檢修完成后的機(jī)泵運(yùn)行良好，振動(dòng)＜2.8mm/s，但運(yùn)行兩月后又振動(dòng)超標(biāo)，振動(dòng)＞8.2mm/s，吊出檢修發(fā)現(xiàn)自沖洗管斷裂。更換沖洗管為不銹鋼軟管連接，檢修完畢后運(yùn)行一段時(shí)間振動(dòng)仍增大超標(biāo)導(dǎo)致滑動(dòng)軸承磨損機(jī)泵故障。

根據(jù)3410-P-8012多次故障及工藝情況分析，故障現(xiàn)象均為石墨滑動(dòng)軸承破損導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)故障。自沖洗管改為金屬軟管后滑動(dòng)軸承仍會(huì)磨損，分析工藝操作：池液位0.9m停泵，3m啟泵，機(jī)泵平均2～4h啟停一次，頻繁啟停，在啟動(dòng)瞬間，池液位3m以上的機(jī)泵滑動(dòng)軸承無(wú)介質(zhì)潤(rùn)滑，干磨。頻繁啟動(dòng)干磨導(dǎo)致滑動(dòng)軸承磨損破裂，最終導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)增大故障。

故障解決方法共有如下幾點(diǎn)：①泵總尺寸及材料升級(jí)遵循原始設(shè)計(jì)要求；②為提升滑動(dòng)軸承的耐沖擊韌性，對(duì)滑動(dòng)軸承材料進(jìn)行變更，避免沖擊碎裂。由石墨軸承改為仿高分子材質(zhì)軸承（聚醚醚酮復(fù)合材料）；③為避免頻繁啟動(dòng)對(duì)上部滑動(dòng)軸承的干磨，液上滑動(dòng)軸承改為脂潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承。由泵廠通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮該軸承的潤(rùn)滑與防潮；④下泵軸設(shè)三處滑動(dòng)軸承；⑤泵傳動(dòng)軸加粗以提高剛性。

檢修改造完后的機(jī)泵運(yùn)行正常，運(yùn)行8個(gè)月振動(dòng)＜2.8mm/s。

2.3 反洗排水泵3410-P-8011的故障現(xiàn)象、原因及處理

反洗排水泵3410-P-8011于2013年6月末投用開(kāi)始運(yùn)行，根據(jù)水池液位自啟自停，池液位1m停泵，2m啟泵，平均1d啟停1次。開(kāi)始運(yùn)行機(jī)泵振動(dòng)為3.6mm/s，運(yùn)行一周后機(jī)泵振動(dòng)達(dá)6.5mm/s。檢查發(fā)現(xiàn)泵基礎(chǔ)松動(dòng)，吊出機(jī)泵檢查發(fā)現(xiàn)泵基礎(chǔ)墊鐵松動(dòng)，且水平不良。對(duì)機(jī)泵重新找水平灌漿后，機(jī)泵運(yùn)行良好，振動(dòng)為2.2mm/s。

機(jī)泵運(yùn)行3個(gè)月后振動(dòng)達(dá)9.2mm/s，吊出檢修發(fā)現(xiàn)機(jī)泵腐蝕嚴(yán)重，自沖洗管斷裂。對(duì)機(jī)泵解體發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向滑動(dòng)軸承破損3個(gè)，且自沖洗管路中有少量淤泥。

根據(jù)故障現(xiàn)象，初步判斷為自沖洗管焊接時(shí)未焊好，腐蝕斷裂導(dǎo)致導(dǎo)向軸承干磨破裂。

3410-P-8011自沖洗管改為不銹鋼金屬軟管連接，但運(yùn)行效果不理想，檢修完1個(gè)月后機(jī)泵振動(dòng)達(dá)7.9mm/s。對(duì)機(jī)泵再次進(jìn)行吊出檢修，導(dǎo)向滑動(dòng)軸承破裂，且機(jī)泵濾網(wǎng)處有較多淤泥。

分析該機(jī)泵故障現(xiàn)象，認(rèn)為機(jī)泵運(yùn)行介質(zhì)較臟，不適合作為自沖洗水。因該池為濾池反洗排水池，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，反洗排水池內(nèi)淤泥及大量增加，最終導(dǎo)致機(jī)泵自沖洗管線堵塞，導(dǎo)向滑動(dòng)軸承磨損機(jī)泵故障。

解決方法：1）機(jī)泵導(dǎo)向軸承自潤(rùn)滑沖洗改為外接清凈水沖洗；2）對(duì)滑動(dòng)軸承材料進(jìn)行變更，避免沖擊碎裂。由石墨軸承改為仿PEEK高分子材質(zhì)軸承（聚醚醚酮復(fù)合材料）檢修改澡完后的機(jī)泵運(yùn)行正常，運(yùn)行12個(gè)月后振動(dòng)＜2.8mm/s。

2.4 污油泵3400-P-3001的故障現(xiàn)象、原因及處理

污油泵3400-P-3001間歇運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間較短，平均每月運(yùn)行25～60h，在投用6個(gè)月后泵振動(dòng)超標(biāo)>4.5mm/s，達(dá)9.3mm/ s，對(duì)機(jī)泵進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)泵筒體內(nèi)有大量介質(zhì)，導(dǎo)向軸承銹蝕磨損。故障現(xiàn)象原因與上清液輸送泵3400-P-3002S故障現(xiàn)象及原因一樣，為泵筒體法蘭面密封泄漏導(dǎo)致軸承銹蝕磨損。

解決方法：更換損壞的軸承，密封墊片改為四氟墊片。故障解決后運(yùn)行12個(gè)月未出現(xiàn)故障。

3 液下長(zhǎng)軸泵導(dǎo)軸承性能分析

導(dǎo)軸承是液下長(zhǎng)軸泵的核心部件，泵制造廠出于熱處理工藝、機(jī)加工藝及制造成本等因素考慮，常采用多段長(zhǎng)軸接軸的方式使液下葉輪能達(dá)到接近池底部位。由于軸長(zhǎng)且數(shù)量多，需要采用導(dǎo)軸承支持，以增加軸的剛性[2]。

污水裝置上面所說(shuō)機(jī)泵故障均是導(dǎo)軸承損壞引起的機(jī)泵振動(dòng)故障。

上清液輸送泵3400-P-3002及污油泵3400-P-3001導(dǎo)軸承采用的是滾動(dòng)軸承，其強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，但成本較高。該類軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，對(duì)機(jī)泵密封要求較高。3400-P-3002及3400-P-3001的故障都是機(jī)泵筒體法蘭密封泄漏導(dǎo)致軸承損壞引起的故障。該型機(jī)泵筒體泄漏進(jìn)水不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果是機(jī)械密封微漏導(dǎo)致的故障更難發(fā)現(xiàn)，所以該機(jī)泵需要選用較好材質(zhì)的密封墊片，且需定期更換機(jī)械密封防止泄漏。

外排泵3410-P-8012與反洗排水泵3410-P-8011導(dǎo)軸承采用的是滑動(dòng)軸承，開(kāi)始時(shí)選用的是石墨滑動(dòng)軸承，該軸承耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕自潤(rùn)滑性好，但強(qiáng)度低，抗沖擊能力差。由于液體潤(rùn)滑的導(dǎo)軸承與軸套間存在0.15mm左右的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙的，每次啟停時(shí)轉(zhuǎn)子軸系的微觀靜態(tài)位置是不同的，在啟動(dòng)瞬時(shí)轉(zhuǎn)子在間隙范圍內(nèi)的波動(dòng)也會(huì)對(duì)導(dǎo)軸承造成沖擊。隨著啟停的頻繁，且啟動(dòng)瞬間石墨滑動(dòng)軸承無(wú)介質(zhì)潤(rùn)滑、干磨，軸承在頻繁受沖擊下破裂導(dǎo)致機(jī)泵故障。

4 長(zhǎng)軸液下泵穩(wěn)定運(yùn)行性能分析

長(zhǎng)軸液下泵的穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行對(duì)生產(chǎn)至關(guān)重要，其可能出現(xiàn)的故障主要由3個(gè)方面引起：

4.1 設(shè)計(jì)制造原因

長(zhǎng)軸液下泵作為一種技術(shù)比較成熟的機(jī)泵，設(shè)計(jì)制造已較為成熟，由設(shè)計(jì)制造引起的機(jī)泵故障現(xiàn)象較少發(fā)生。結(jié)合上面4種機(jī)泵初期運(yùn)行良好，故可排除機(jī)泵本體設(shè)計(jì)制造的原因。故機(jī)泵本身的設(shè)計(jì)制造不是引起機(jī)泵故障的主要原因。

4.2 安裝質(zhì)量原因

安裝質(zhì)量的原因?qū)е聶C(jī)泵故障的概率很高。如若機(jī)泵安裝初期底板未找平找正，將直接影響機(jī)泵的運(yùn)行狀況，機(jī)泵軸較長(zhǎng)，運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，將加速導(dǎo)軸承的磨損，引起機(jī)泵故障。3410-P-8011初期運(yùn)行振動(dòng)大就是基礎(chǔ)未找平找正。泵出口管路配管不合理，應(yīng)力集中，也會(huì)造成機(jī)泵振動(dòng)大，進(jìn)而引起機(jī)泵故障。

4.3 工藝操作及機(jī)泵選型的原因

工藝及操作引起機(jī)泵損壞是常常被忽視的。在工藝設(shè)計(jì)與機(jī)泵選型上，機(jī)泵的導(dǎo)向軸承潤(rùn)滑采用何種方式對(duì)機(jī)泵影響較大。介質(zhì)較為清凈的選自沖洗潤(rùn)滑相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理，但介質(zhì)較臟的必須選用外接清凈介質(zhì)沖洗潤(rùn)滑。3410-P-8011故障就是沖洗介質(zhì)的原因。對(duì)頻繁自動(dòng)啟停的機(jī)泵，機(jī)泵結(jié)構(gòu)要滿足啟停液位條件，3410-P-8012啟動(dòng)時(shí)液面上部導(dǎo)軸承瞬時(shí)干磨故障與工藝啟停液位有一定的關(guān)系。機(jī)泵運(yùn)行操作盡量保持平穩(wěn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，過(guò)于頻繁啟動(dòng)對(duì)機(jī)泵損傷較大，液下泵的頻繁啟停對(duì)導(dǎo)軸承等零件的磨損、沖擊破壞比連續(xù)運(yùn)行條件下的磨損要嚴(yán)重得多。3410-P-8012故障損壞就是機(jī)泵平均2～4h啟停一次，頻繁啟停，在啟停的瞬間，池液位機(jī)泵滑動(dòng)軸承無(wú)介質(zhì)潤(rùn)滑，干磨導(dǎo)致滑動(dòng)軸承磨損破裂。

5 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)軸液下泵的故障是多方原因造成的，很多運(yùn)行故障并不是機(jī)泵本身的設(shè)計(jì)制造問(wèn)題，長(zhǎng)軸液下泵的穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行需要多方的考慮，在保證制造安裝的同時(shí)，也要確保工藝的合理性及操作的平穩(wěn)性。工藝操作上要確保自沖洗潤(rùn)滑介質(zhì)的干凈度，確保池內(nèi)無(wú)異物堵塞機(jī)泵，并防止機(jī)泵頻繁啟動(dòng)等。對(duì)于頻繁啟動(dòng)運(yùn)行的機(jī)泵，滑動(dòng)導(dǎo)軸承的最好采用外接清凈介質(zhì)沖洗。

導(dǎo)軸承是長(zhǎng)軸液下泵的核心部件，導(dǎo)軸承良好的潤(rùn)滑及抗沖擊能力是機(jī)泵穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。但導(dǎo)軸承也是易損件，當(dāng)磨損到一定程度時(shí)要及時(shí)定期更換，以確保機(jī)泵的運(yùn)行可靠性。

機(jī)泵的定期檢查維修是保證機(jī)泵穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行重要因素，機(jī)泵的易損件，如機(jī)封、軸承、密封圈等需要定期更換。

[1]王春林，楊敏官，郭曉梅.液下泵新型導(dǎo)軸承的研究[J].排灌機(jī)械，2002，（2）：18-20.

[2]董文平，操松林.液下泵滑動(dòng)軸承的研究與應(yīng)用[J].通用機(jī)械，2010，（1）：83-85.

[3]趙曼，李曉明.長(zhǎng)軸液下泵的振動(dòng)原因及解決[J].石油和化工設(shè)備，2011，（5）：53-55.

[4]劉國(guó)才.立式長(zhǎng)軸深井泵振動(dòng)原因探討[J].黑龍江造紙.2003，（01）：48.

The Long Axis of the Liquid Pump Run into Reliability of Energy

Yan Wei

The process of using a pump failure at a sewage treatment plant in the long axis of the liquid appeared to analyze and resolve，manufacture and installation of pumps and combined usage analysis of reliability in the long axis of the liquid pump operation can make several observations，better to ensure stable long term operation of the pump.

long axis submerged pump；fault；analysis

TQ051.21

B

1003–6490（2016）04–0117–02

2016–04–06

鄢煒（1987—），男，湖北武漢人，工程師，主要研究方向?yàn)樵O(shè)備技術(shù)管理。