加氫改質高壓注水泵P103A 故障分析處理

王世軍

（中國石油大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江大慶 163411）

0 引言

加氫改質高壓注水泵為LMV-311 型立式高速泵，由美國日機裝勝達因公司生產，是一種與高速齒輪箱成一整體的立式高速泵，泵體采用徑向剖分、單級開式葉輪的懸臂結構，高速泵軸封由兩道密封背靠背組成，一組密封齒輪箱內潤滑油，一組密封介質。在泵體與齒輪箱之間有一空腔，密封失效時，泄漏的介質和潤滑油聚積在此，經排油孔排出。齒輪箱為三軸二級增速，中、低速軸采用滾動軸承支撐，高速軸采用徑向滑動軸承及止推軸瓦支撐，箱內齒輪及軸承的潤滑均采用壓力油潤滑方式。啟泵前先通過外置輔助油泵對各潤滑點進行預潤滑，從而避免啟動時可能引起的軸承及軸組件干摩擦損壞。啟泵后壓力油是由裝在低速軸端的主油泵（擺線油泵）產生，經過油冷器、過濾器后對各潤滑點進行潤滑，此時輔助油泵停泵不再供油。

1 故障簡述

2018 年10 月29 日，巡檢人員發現煉油二廠加氫改質裝置高壓注水泵P103A 水封泄漏孔漏介質，判斷機封主泄漏停機計劃檢修。為保證高速軸軸瓦不會因停泵后溫度上升造成軸瓦損壞，停泵后啟輔助油泵繼續對軸瓦潤滑降溫，這時發現油封泄漏孔也有齒輪箱潤滑油漏出，判斷輔助密封也發生泄漏。

2018 年10 月30 日，對泵解體檢查，拆卸并吊下電機，拆卸蝸殼與變速箱連接的螺栓、葉輪、機封。拆檢中發現機封軸套、壓蓋偏磨（圖1）。為找出導致軸套、壓蓋偏磨的原因，繼續拆卸齒輪箱。打開齒輪箱上機殼后發現齒輪箱底部布滿銅屑，從齒輪箱的軸承座中取出低速軸組件，以及油泵彈簧和主油泵；抬下中間箱體，取出中、高速軸，分別從中間箱體和下箱體上分解高速軸上部徑向滑動軸承、下部徑向滑動軸承和推力墊片，檢查發現高速軸與徑向軸瓦配合處軸徑磨損（磨損量約為0.20 mm）（圖2），高速軸止推面由于受力過熱變藍；高速軸徑向軸瓦內徑、止推瓦墊磨損，下側徑向瓦由于過渡受熱出現裂紋）（圖3、圖4）；中、低速軸無異常，中、低速滾動軸承轉動靈活無損壞。

圖1 偏磨的軸套

圖2 磨損的高速軸軸徑

圖3 磨損的高速軸徑向軸瓦

圖4 磨損的高速軸軸向瓦墊

2 原因分析

由于高速軸20 600 r/min，其轉數遠遠大于中、低速軸（中速軸7100 r/min、低速軸3000 r/min），因此在其軸瓦位置對潤滑條件的好壞比較敏感，一旦潤滑系統出現潤滑油壓低或油量不足的情況，極易導致軸瓦燒毀，會先導致中、低速軸出現故障。因此判斷上述現象是由于油路故障引發的高速軸軸瓦缺油干摩擦。為證實上述分析，從內部油路源頭主油泵開始著手檢查，在檢查主油泵時，發現主油泵下方防轉銷斷裂（圖5），配油盤與防轉銷接觸的定位凸臺掉碴（圖6），配油盤發生旋轉與齒輪箱吸排油口錯位，此時齒輪箱的吸排油通過油泵配油盤的吸排油窗連接在了一起形成了通路，造成齒輪箱潤滑系統油壓降低，油量減少，高速軸徑向軸瓦及止推瓦墊在潤滑不到位的情況下發生干摩擦，使高速軸瓦間隙變大，高速軸運轉時發生瓢擺進而導致軸頭處機封軸套與機封壓蓋發生偏磨，機封泄漏。

圖5 主油泵下方的防轉銷

圖6 新舊主油泵對比

3 檢修回裝

檢查拆下的高速軸，將高速軸架在V 形鐵上，用百分表測量其軸頭跳動，發現徑向跳動達0.30 mm，遠大于其標準值0.02 mm，判斷其已無修復價值。因舊的高、中、低速軸已經過磨合，單獨更換高速軸無法保證齒輪嚙合效果，因此決定將高、中、低速軸組件（含齒輪及滾動軸承）全套更換，同時拆卸更換了受損的主油泵防轉銷、主油泵、高速軸徑向軸瓦、止推瓦墊、機封軸套及機封。

回裝前的檢測步驟：檢測高、中、低速軸徑向跳動均小于0.02 mm，用外徑千分尺、量缸表測量中、低速軸滾動軸承外圈與齒輪箱軸承套配合間隙為0.06 mm（標準為≤0.068 mm），測量高速軸徑向軸瓦間隙為0.12 mm（標準為≤0.15 mm）。用著色法檢查止推瓦墊與高速軸推力面，接觸均勻，接觸面積約85%（標準為≥70%）。將高速軸上下徑向軸瓦、止推瓦墊分別回裝至齒輪箱下箱體和中間箱體，安裝高速軸至下箱體，合上中間箱體及上箱體（齒輪箱箱體中分面的密封墊也要安裝就位，否則會影響最終測量值），回裝定位銷并把緊中分面連接螺栓，在高速軸軸頭安裝百分表，用推軸法測量高速軸軸向竄量，通過在高速軸徑向軸瓦背面增加或減少調整墊的方式將高速軸軸向竄量調整為0.35 mm（標準為0.33～0.43 mm）。

所有數據檢測調整完畢后，確定符合回裝條件后回裝齒輪箱內部各組件、機封及葉輪。當旋緊葉輪備帽后發現盤不動車，用塞尺測量葉輪后蓋板與壓蓋處無間隙。隨后拆卸葉輪，去掉壓蓋下方O 形密封圈（O 形圈線徑3.55 mm，）后再次回裝，旋緊葉輪備帽，用塞尺測量葉輪與壓蓋間隙為0.65 mm，同時對比安裝O 形密封圈前后壓蓋高度差為2 mm，為保證葉輪與壓蓋之間的間隙，將泄漏腔壓蓋1.5 mm 厚密封石棉板拆掉后，涂抹密封膠回裝，使葉輪與蓋板間間隙達到0.15 mm，回裝后盤車正常，整泵回裝后運行正常，測量溫度振動均在要求范圍內。

4 檢修注意事項

（1）回裝前齒輪箱內必須清理干凈，潤滑油路也要吹掃。如檢修前存在油路故障，應采用肥皂水加吹氣的方式逐一檢查齒輪箱噴油嘴是否有堵塞或絲堵周圍是否漏氣。

（2）拆卸高速軸徑向滑動軸承前要做好標記，防止上下徑向滑動軸承裝反（如拆卸前未做標記，回裝時應根據圖號回裝）。因為盡管其外形尺寸一致，但由于噴油孔位置不同，安裝錯位會導致高速軸止推瓦墊得不到充分潤滑而損壞。

（3）安裝滑動徑向軸承時應輕輕敲打進去，其與軸承座配合間隙不應太大，否則會因大量漏油導致油路系統油壓低。

（4）齒輪箱中體、主油泵配合處及主油泵下方配油盤屬于密封面，不能出現磕碰痕跡，否則在啟輔助油泵期間會出現油壓低故障。

（5）主油泵安裝時，配油盤要卡在防轉銷處，并與齒輪箱吸排油口對正，回裝后盤車時方向要與泵旋轉方向一致，防止主油泵配油盤轉動與齒輪箱吸排油口錯位造成油路油壓低的故障。

（6）安裝低速軸時，務必使軸端開口落在主油泵圓柱銷上，通過觀察孔盤車檢查主油泵外轉子是否跟隨低速軸轉動。同時，用手壓下低速軸軸頭，檢查位于齒輪箱中體側的滾動軸承端面和軸承孔鋼套端面是否大致平齊，檢查低速軸是否安裝到位。

（7）主油泵上方的彈簧是否可以正常回彈也是油壓低故障檢測的一個關鍵點。用手將低速軸壓下，松手后，低速軸應上下跳動，否則彈簧力可能不足，需更換。

（8）葉輪回裝后，應測量葉輪后側蓋板與壓蓋之間的間隙，要求間隙在0.15～0.5 mm，間隙過小葉輪容易發生剮蹭，過大則會影響泵的運行效率。如果測量間隙不符合要求，可通過泵頭處密封墊的厚度進行調整。

（9）啟泵前應檢查潤滑油的壓力，要求必須大于0.1 MPa，否則會因齒輪箱內各注油點潤滑不到位導致設備損壞。

5 結語

高速泵盡管維護方便、可靠性好，但易出現故障，并且維修費用高、難度大，尤其是一旦油路出現故障，油壓低聯鎖失效將導致齒輪箱內部配件由于潤滑不到位而全部損壞的嚴重后果。因此，在高速泵檢修時，除了對各配合尺寸測量外，一定要做好油路系統各個點細致的檢查工作，同時要參照檢修注意事項做好回裝確認工作，確保檢修高質量完成。