長軸液下泵運(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）

對某污水處理裝置長軸液下泵使用過程中出現(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，對長軸液下泵運(yùn)行的可靠性提出幾點(diǎn)看法，更好地保證機(jī)泵的穩(wěn)定長周期運(yùn)行。

長軸液下泵；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，啟動時無需灌泵，較方便實(shí)行自動控制；介質(zhì)泄漏回到原介質(zhì)中，泄漏相對較安全等。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：懸臂軸過長，電機(jī)在液面上，泵輪在液面下，長軸連接，有的多達(dá)幾段軸。由于軸過長，導(dǎo)致擺動幅度放大，維護(hù)頻率較高且維護(hù)和檢修比較麻煩。下面針對某污水裝置長軸液下泵使用過程中遇到的故障問題提出解決措施，探討長軸液下泵運(yùn)行的可靠性。

1 長軸液下泵結(jié)構(gòu)參數(shù)

某污水處理裝置有各種型號立式長軸液下泵共20臺，對四種參數(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滑滾動軸承部件定位，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、傳動軸等組成。泵轉(zhuǎn)子由多個導(dǎo)軸承徑向定位。立式電機(jī)通過電機(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，軸長約5.3m（共三根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸為滾動軸承，止推軸承為向心角接觸圓柱軸承，軸承潤滑為脂潤滑。

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

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

4）污油泵3400-P-3001，型號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，軸長約5.4m（共三根軸），泵軸支撐導(dǎo)軸為滾動軸承，軸承潤滑為脂潤滑。

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個月后泵振動達(dá)到9.3mm/s，且運(yùn)行聲響異常。對機(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)，長時間造成介質(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。開始機(jī)泵運(yùn)行良好，振動＜2.8mm/s，運(yùn)行3個月后振動突然增大，達(dá)到6.7mm/s。停機(jī)檢查盤車輕松，監(jiān)測運(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個石墨滑動軸破裂3個，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)致滑動軸承干磨破損。

處理方法：機(jī)泵更換滑動軸承，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＜2.8mm/s，但運(yùn)行兩月后又振動超標(biāo)，振動＞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)行一段時間振動仍增大超標(biāo)導(dǎo)致滑動軸承磨損機(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)象均為石墨滑動軸承破損導(dǎo)致機(jī)泵振動超標(biāo)故障。自沖洗管改為金屬軟管后滑動軸承仍會磨損，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，在啟動瞬間，池液位3m以上的機(jī)泵滑動軸承無介質(zhì)潤滑，干磨。頻繁啟動干磨導(dǎo)致滑動軸承磨損破裂，最終導(dǎo)致機(jī)泵振動增大故障。

故障解決方法共有如下幾點(diǎn)：①泵總尺寸及材料升級遵循原始設(shè)計(jì)要求；②為提升滑動軸承的耐沖擊韌性，對滑動軸承材料進(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為避免頻繁啟動對上部滑動軸承的干磨，液上滑動軸承改為脂潤滑滾動軸承。由泵廠通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮該軸承的潤滑與防潮；④下泵軸設(shè)三處滑動軸承；⑤泵傳動軸加粗以提高剛性。

檢修改造完后的機(jī)泵運(yùn)行正常，運(yùn)行8個月振動＜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。開始運(yùn)行機(jī)泵振動為3.6mm/s，運(yùn)行一周后機(jī)泵振動達(dá)6.5mm/s。檢查發(fā)現(xiàn)泵基礎(chǔ)松動，吊出機(jī)泵檢查發(fā)現(xiàn)泵基礎(chǔ)墊鐵松動，且水平不良。對機(jī)泵重新找水平灌漿后，機(jī)泵運(yùn)行良好，振動為2.2mm/s。

機(jī)泵運(yùn)行3個月后振動達(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。對機(jī)泵解體發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向滑動軸承破損3個，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個月后機(jī)泵振動達(dá)7.9mm/s。對機(jī)泵再次進(jìn)行吊出檢修，導(dǎo)向滑動軸承破裂，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)向滑動軸承磨損機(jī)泵故障。

解決方法：1）機(jī)泵導(dǎo)向軸承自潤滑沖洗改為外接清凈水沖洗；2）對滑動軸承材料進(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個月后振動＜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)行時間較短，平均每月運(yùn)行25～60h，在投用6個月后泵振動超標(biāo)>4.5mm/s，達(dá)9.3mm/ s，對機(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個月未出現(xiàn)故障。

3 液下長軸泵導(dǎo)軸承性能分析

導(dǎo)軸承是液下長軸泵的核心部件，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]。

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

上清液輸送泵3400-P-3002及污油泵3400-P-3001導(dǎo)軸承采用的是滾動軸承，其強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，但成本較高。該類軸承采用潤滑脂潤滑，對機(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)軸承采用的是滑動軸承，開始時選用的是石墨滑動軸承，該軸承耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕自潤滑性好，但強(qiáng)度低，抗沖擊能力差。由于液體潤滑的導(dǎo)軸承與軸套間存在0.15mm左右的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙的，每次啟停時轉(zhuǎn)子軸系的微觀靜態(tài)位置是不同的，在啟動瞬時轉(zhuǎn)子在間隙范圍內(nèi)的波動也會對導(dǎo)軸承造成沖擊。隨著啟停的頻繁，且啟動瞬間石墨滑動軸承無介質(zhì)潤滑、干磨，軸承在頻繁受沖擊下破裂導(dǎo)致機(jī)泵故障。

4 長軸液下泵穩(wěn)定運(yùn)行性能分析

長軸液下泵的穩(wěn)定長周期運(yùn)行對生產(chǎn)至關(guān)重要，其可能出現(xiàn)的故障主要由3個方面引起：

4.1 設(shè)計(jì)制造原因

長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，運(yùn)行時振動較大，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，也會造成機(jī)泵振動大，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)向軸承潤滑采用何種方式對機(jī)泵影響較大。介質(zhì)較為清凈的選自沖洗潤滑相對經(jīng)濟(jì)合理，但介質(zhì)較臟的必須選用外接清凈介質(zhì)沖洗潤滑。3410-P-8011故障就是沖洗介質(zhì)的原因。對頻繁自動啟停的機(jī)泵，機(jī)泵結(jié)構(gòu)要滿足啟停液位條件，3410-P-8012啟動時液面上部導(dǎo)軸承瞬時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)長時間運(yùn)行，過于頻繁啟動對機(jī)泵損傷較大，液下泵的頻繁啟停對導(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)泵滑動軸承無介質(zhì)潤滑，干磨導(dǎo)致滑動軸承磨損破裂。

5 結(jié)語

長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)制造問題，長軸液下泵的穩(wěn)定、長周期運(yùn)行需要多方的考慮，在保證制造安裝的同時，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滑介質(zhì)的干凈度，確保池內(nèi)無異物堵塞機(jī)泵，并防止機(jī)泵頻繁啟動等。對于頻繁啟動運(yùn)行的機(jī)泵，滑動導(dǎo)軸承的最好采用外接清凈介質(zhì)沖洗。

導(dǎo)軸承是長軸液下泵的核心部件，導(dǎo)軸承良好的潤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)磨損到一定程度時要及時定期更換，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.長軸液下泵的振動原因及解決[J].石油和化工設(shè)備，2011，（5）：53-55.

[4]劉國才.立式長軸深井泵振動原因探討[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。