高速離心泵檢修與維護

鄭旭東

(北京燕化公司教育培訓中心，北京 102500)

高速泵最早是由德國巴斯克(Barske)公司研制的，現在美國勝達因公司和日本機裝株式會社都有產品，我國近年也已研制成功,轉速可達到18 000 r/min(國外產品可高達25 000 r/min)。高速泵具有結構簡單、體積小、安裝維修方便、互換性好、標準化程度高，使用壽命長等優點。

1 高速離心泵的結構

高速離心泵是泵、增速箱、電動機三位一體安裝在底座上的，電機與增速箱采用聯軸器連接。增速箱是一級或兩級平行軸傳動。齒輪為直齒圓柱齒輪，制造精度為5級，經滲碳淬火處理，齒面硬度達HRC60～64；低速級軸承采用P5 級向心球軸承；高速軸采用徑向瓦軸承。軸承和齒輪潤滑由擺線泵供應壓力油，經過濾油器和噴油嘴等進行強制潤滑。

泵端結構主要由誘導輪、葉輪、泵殼、泵蓋組成。高速離心泵的結構見圖1。

機械密封由2部分組成，即齒輪箱的油密封和介質密封。它們均采用單端面平衡型密封，結合密封沖洗，保證了齒輪箱內潤滑油和介質不泄漏。

1.1 誘導輪

誘導輪按葉片數分為雙頭、三頭2種，按螺距分為等螺距和變螺距2種。通過不同的誘導輪和葉輪相匹配，可使泵具有良好的吸入性能，大大降低泵必須汽蝕余量。

1.2 葉輪

葉輪采用全開式直線輻射狀葉片結構，高速運轉時也不會發生軸向載荷。在葉輪前加一個變螺距螺旋式誘導輪，可改善泵的汽蝕余量。

1—低速軸；2—高速軸；3—機械密封；4—葉輪；5—擴散管； 6—泵體；7—增速箱；8—潤滑油泵；9—旋風分離器； 10—過濾器；11—輸入軸

1.3 泵殼

泵殼有環形、阿基米德螺線形2種，其流道截面形狀有圓形、矩形和梯形3種。泵殼的允許腐蝕厚度≤2.5 mm。利用高速旋轉的葉輪將能量傳遞給介質，使介質在泵腔內高速旋轉，然后通過切線方向很小的擴散孔排出，擴散的同時動能轉化為壓力能。

2 高速離心泵檢修步驟

1) 高速泵拆卸前準備

a) 檢查設備的運行狀況和監測記錄，分析故障原因和部位，制定詳細的檢修方案。

b) 熟悉裝配圖紙和技術資料。

c) 確認檢修需要的工具、卡具和吊具是否齊全。

d) 檢查核實備件儲存情況，按要求復核備件尺寸。

e) 按規定進行斷電、排料、置換，工藝處理完畢后，具備檢修條件，辦理檢修作業票。

f) 按照HSE管理規范中規定，對檢修過程進行危害識別及風險評估、環境因素識別和影響評價，并辦理相關票證。

2) 斷開與泵連接的螺栓及管線。拆除泵與電機的4條連接螺栓，斷開聯軸節及泵體周圍聯接的潤滑油管線和密封油管線，并在連接部位做好標記，以防回裝時連接錯誤。

3) 用起重工具將電機吊出，再將泵體吊出。吊出電機時，一定要注意不要碰彎誘導輪；解體檢修應當在廠房里進行，將泵放在檢修專用的操作架上面。

4) 拆下聯軸節。用專用工具拆下聯軸節，禁止用敲打的方式拆卸，以防輸入軸組件損傷。用花鍵軸連接的，安裝時一定要加潤滑脂，否則拆卸時將拆不下來。

5) 拆卸誘導輪及葉輪。將泵體倒置在操作架上面，拆下誘導輪、葉輪(注意誘導輪是左旋)。檢查誘導輪、葉輪是否有磨損的痕跡，并判斷是什么原因造成的，以便在安裝時找出解決辦法，并視情況更換已損件。

6) 拆下機械密封。檢查動、靜環，O形密封環的損壞情況，并根據機械密封的損壞情況，判斷其失效原因。高速泵機械密封失效主要有3種形式：

a) 密封壓量大，磨損嚴重；

b) 密封面不平，發生偏磨；

c) 密封的彈簧失去作用 。

大多數的密封失效是表面不平發生偏磨現象造成的。有時也會由于長周期運轉，傳輸介質里面的雜質將密封的彈簧粘住，彈簧失去作用，造成機械密封失效。

7) 將泵放置在操作架上面，在泵體連接處及2個定位銷子上面做好標記后， 拆卸泵殼體中間連接螺栓及定位銷子。打開泵體上半部分， 檢查低速齒輪、 軸承的磨損情況。檢查齒輪的齒面是否有點蝕、斷齒及銹蝕現象，以及軸承的游隙大小。

8) 取出油泵，檢查油泵驅動銷軸的磨損情況。檢查泵體與油泵的配合面是否有溝痕，表面是否平整；檢查油泵驅動銷軸是否有磨損的痕跡，如果有磨損要及時進行處理。

9) 將泵中間殼體取下，檢查墊片，如果墊片損壞，要按照原厚度更換墊片。檢查油路O形密封環是否老化，如果失去彈性，應立即更換。

10) 檢查中速軸、高速軸的軸承、齒輪及軸瓦的磨損情況。檢查中速軸兩端軸承游隙大小，軸承滑道是否有點蝕，軸承保持架是否有損壞，兩齒輪是否有齒面銹蝕、斷齒、點蝕等損壞情況，并視情況決定是否更換中速軸，檢查高速軸的徑向跳動，軸頭及連接螺栓是否彎曲，高速軸與軸承配合的軸頸處是否有磨損，齒輪是否有齒面銹蝕、斷齒、點蝕等損壞情況，并視磨損情況決定是否更換高速軸。

11) 檢查滑動軸承與軸的配合間隙大小，以及推力墊片的磨損情況，并視磨損情況決定是否更換。

3 安裝高速泵

1) 清理增速箱內部，用壓縮空氣吹掃油路，確保噴嘴及油路通暢。

檢查零部件的磨損情況，視情況更換已損件。O形密封環每次檢修都要更換，軸瓦推力墊片、軸承要根據磨損的情況進行更換。

2) 安裝高速軸兩端軸承

首先檢查噴油嘴是否通暢，然后測量軸承與軸承座的配合間隙。安裝軸承時不能用錘子敲擊，應當用手對準后用力摁下去，如果太緊可用橡膠錘子敲打安裝。如果損壞的程度嚴重， 如滑動軸承座變形， 要修理軸承座及滑動軸承， 但要保證高速軸的2個軸承座的同軸度。每根軸兩端支撐孔的同軸度為0.015 mm， 兩軸中心距公差為0.02 mm。

3) 測量高速軸軸向間隙。軸向間隙在0.38～0.45 mm為合格，如果不符合要求，則需要在下軸承底下加減墊片調整間隙，直到符合要求為止。

4) 安裝高速軸。安裝高速軸時注意不要忘記安裝推力墊片， 軸的兩端各1件。安裝推力墊片時一定注意將推力墊片2個定位的凸邊放進軸承的2個凹槽里面。上面的推力墊片可以用潤滑脂粘在軸承上以便安裝。高速軸軸向間隙為0.38～0.45 mm， 高速軸徑向間隙為0.09～0.15 mm。

5) 安裝中速軸及中間殼體。在安裝中間殼體時要使用原墊片，如果墊片損壞，要根據原墊片的厚度加工1個尺寸相同的墊片。更換油路的O形密封環，按照做好的標記進行安裝。

6) 安裝油泵。安裝時一定要檢查中間殼體與油泵配合的密封面是否平整，是否有磨損的痕跡，如果有磨損的痕跡就不要進行安裝，待修復后再進行安裝。油泵是1個可逆擺線油泵，無論電機正轉還是反轉都能正常工作，所以，將油泵放在里面就可以。

7) 安裝輸入軸。安裝輸入軸時一定要檢查油泵的擋銷是否完好，如果擋銷磨損，要更換新的擋銷。安裝時一定要注意將軸頭銷槽對準油泵擋銷。只有輸入軸的軸承全部安裝到軸承座里面，油泵的擋銷才能進入銷槽。低速軸軸向間隙要大于0.17 mm。

8) 安裝高速泵上蓋。在安裝高速泵上蓋時一定要對準做好的標記。泵上蓋要同時裝進2個軸承。高速泵上蓋是鋁制的，一定要用橡膠錘進行敲擊，否則，殼體將被敲壞。

9) 安裝中間連接螺栓。安裝中間連接螺栓要按照拆卸前在銷軸上面做的標記進行，不要裝亂位置，銷軸是定位的，每一個銷軸的配合是不一樣，裝錯將影響到整個軸系的同心度。

10) 安裝機械密封。高速泵密封由介質的密封、密封油的密封和增速箱的密封組成。安裝機械密封前要檢查動、靜環密封面的平面度，因為新的密封也存在密封表面平面度不符合要求的問題，所以，為防止機械密封檢修后泄漏，要進行安裝前的檢驗，排除造成密封泄漏因素。

要檢查機械密封部件的質量，機械密封靜環的動作是否自如，靜環壓量是否符合要求。還要檢查機械密封動、靜環的工作面是否發生變形，平面度如何。檢驗時將被測平面緊貼于平晶玻璃。2個表面都必須仔細擦凈，使兩表面之間可以形成一層極薄的空氣膜，單色光源透過空氣膜，就會產生明暗相間的干涉條紋，見圖2。

圖2 明暗相間的干涉條紋

直帶表明被測件的平面度非常高。平面度偏差小于0.29 μm，光帶條紋之間的距離表明空氣膜厚度不同。

同心圓干涉帶表明被測表面有微小的曲率，不是中凸便是中凹，見圖3。

圖3 同心圓干涉帶

彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面不平，見圖4。

圖4 彎曲的干涉條紋

機械密封的每個靜密封點都有1個相應的O形密封環，安裝機械密封時一定要按照圖紙進行操作。安裝時不要碰到靜環密封端面，防止靜環被碰傷。發現靜環有損傷后應立即更換。

安裝時一定要檢查密封的壓縮量，密封的壓縮量為1.5～2 mm，通過在泵蓋與增速箱之間的墊片進行調整。

機械密封壓量通過調整泵蓋與增速箱之間墊片厚度大小來改變；密封壓縮量過大會加快密封面磨損,縮短使用壽命，過小則會導致介質泄漏。

調整方法：調整時不安裝靜密封點的 O形密封環，每個密封都找一個基準點，測量密封面自然高度和壓縮后的高度，以確定壓縮量。以泵的殼體為基準分別測量2個機械密封安裝后的壓縮量，如果靜環壓縮量過大或過小，就要通過調整泵蓋與增速箱之間的墊片來調節。

4 檢修關鍵控制點

4.1 高速泵檢修質量標準

高速泵檢修質量標準見表1。不同泵型的檢修質量標準見表2。

表1 高速泵檢修質量標準

表2 不同泵型的檢修質量標準

4.2 推力軸承

高速泵采用的推力軸承屬于(雙向旋轉結構)固定瓦塊、斜-平面推力軸承。瓦面由斜面和平面2部分組成。轉子轉動時推力環與瓦塊的斜面構成楔形間隙，而在整個斜-平面上形成動壓油膜。對于豎軸，可由瓦塊平面部分支撐靜止時載荷。各瓦塊的平面部分應在同一平面上，若偏差大于瓦塊斜高(斜面升高)的10%，則較高的瓦塊將過熱，嚴重影響軸承性能。瓦塊的平面和推力環平面必須很好地垂直于轉子軸線，否則個別瓦塊也將過熱。

4.3 潤滑油系統

潤滑油系統包括1臺裝在低速軸端的主油泵(擺線油泵)、1臺安裝在底座上的輔油泵(齒輪泵)、1臺油冷卻器和1個油過濾器，過濾精度10 μm，有低油壓報警聯鎖停機。

4.4 采用變螺距誘導輪

變螺距誘導輪增加泵葉輪進口壓力，實現無汽蝕運行，使高速離心泵獲得穩定的流量揚程特性線。

4.5 報警和聯鎖

潤滑油壓P≤0.2 MPa時，報警并啟動輔助油泵。潤滑油壓P≤0.15 MPa時，聯鎖停機。

5 故障診斷分析【1】

故障診斷分析及處理方法見表3。

表3 故障診斷分析

(續表3)