凝結(jié)水泵無法盤車故障分析與處理

孫超　溫青云

【摘 要】某核電站凝結(jié)水系統(tǒng)的3臺(tái)凝結(jié)水泵在安裝階段出現(xiàn)泵軸無法盤車缺陷。通過長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月的分析處理，目前3臺(tái)凝泵運(yùn)行正常。本文主要結(jié)合凝結(jié)水泵的結(jié)構(gòu)和裝配，以及水潤(rùn)滑軸承特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，明確導(dǎo)致凝結(jié)水泵無法盤車的根本原因，并為今后同類型水潤(rùn)滑軸承立式泵盤車故障處理提供參考。

【關(guān)鍵詞】凝結(jié)水泵；無法盤車；結(jié)構(gòu)；裝配；水潤(rùn)滑軸承

0 前言

某核電3臺(tái)凝結(jié)水泵由上海凱士比泵有限公司提供，型號(hào)為NLT400-500×2S，為立式長(zhǎng)軸離心泵，共兩級(jí)葉輪，首級(jí)葉輪為雙吸式結(jié)構(gòu)。泵軸由三段短軸通過套筒連接而成，總長(zhǎng)約10m。泵體軸承采用推力軸承+導(dǎo)軸承的形式。推力軸承為軸瓦式滑動(dòng)軸承，位于泵體上方；導(dǎo)軸承為水潤(rùn)滑軸承，均勻分布在泵軸上，是一種高分子材料：AC-3[1]。

凝結(jié)水泵出廠前，已經(jīng)在廠內(nèi)做過性能試驗(yàn)（由于廠內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)度限制，試驗(yàn)時(shí)并未安裝中間軸），所有數(shù)據(jù)良好，性能試驗(yàn)完成后進(jìn)行中間軸的裝配。2013年初，3臺(tái)凝結(jié)水泵作為整機(jī)由上海運(yùn)輸海核現(xiàn)場(chǎng)工程公司倉(cāng)庫(kù)。同年8月，3臺(tái)凝結(jié)水泵分別裝入對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水泵坑內(nèi)。

2014年2月，安裝單位人員對(duì)3臺(tái)凝結(jié)水泵進(jìn)行盤車對(duì)中，發(fā)現(xiàn)泵軸根本無法盤動(dòng)，其中一臺(tái)進(jìn)行解體檢修。經(jīng)過三個(gè)月的分析處理，目前凝結(jié)水泵正常盤車，并且運(yùn)行期間，軸承溫度和振動(dòng)均在合格范圍內(nèi)，運(yùn)行情況良好。

1 原因分析

凝結(jié)水泵1CEX003PO在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解體檢修，整個(gè)處理過程及數(shù)據(jù)測(cè)量由維修處機(jī)械隊(duì)全程參與，且3臺(tái)凝結(jié)水泵無法盤車的故障具有共性，因此以1CEX003PO進(jìn)行原因分析。

1.1 直接原因

凝結(jié)水泵1CEX003PO全面解體后，對(duì)各零部件配合間隙進(jìn)行測(cè)量，按廠家EOMM技術(shù)手冊(cè)要求，導(dǎo)軸承處均為間隙配合，但是中間3處導(dǎo)軸承，1級(jí)為過渡配合，2級(jí)和3級(jí)為過盈配合，均不滿足要求。

對(duì)過盈配合的中間2處導(dǎo)軸承（第2級(jí)和第3級(jí)）進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，并領(lǐng)取新導(dǎo)軸承進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋l(fā)現(xiàn)這兩處導(dǎo)軸承嚴(yán)重變形。由此可以看出，導(dǎo)致泵無法盤車的直接原因是中間軸承架2處水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承（第2級(jí)和第3級(jí)）變形，配合尺寸由間隙配合變?yōu)檫^盈配合，將軸抱死。

1.2 間接原因

凝結(jié)水泵出廠運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，長(zhǎng)達(dá)一年的時(shí)間都未進(jìn)行定期的盤車檢查，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間浸泡在污水中（安裝階段初期污水流入筒體），導(dǎo)致導(dǎo)軸承變形的問題沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給后續(xù)分析造成干擾。綜合凝結(jié)水泵現(xiàn)場(chǎng)檢修記錄數(shù)據(jù)，以及日常維護(hù)保養(yǎng)情況，歸納出導(dǎo)致部分導(dǎo)軸承變形的可能因素如下：

1）凝結(jié)水泵在進(jìn)行出廠性能試驗(yàn)時(shí)，由于工廠試驗(yàn)臺(tái)位限制，只裝配了首級(jí)接管和第1級(jí)導(dǎo)軸承，因此1級(jí)中間導(dǎo)軸承在進(jìn)行氣蝕和性能試驗(yàn)后與轉(zhuǎn)子間存在一定的磨損量，而2級(jí)和3級(jí)中間導(dǎo)軸承是試驗(yàn)結(jié)束后，直接隨中間軸回裝本體，未進(jìn)行過廠內(nèi)試驗(yàn)。

2）從泵軸解體時(shí)的裝配狀態(tài)來看，凝結(jié)水泵一年時(shí)間均未進(jìn)行定期盤車，不能完全排除轉(zhuǎn)子因長(zhǎng)期放置或意外造成的轉(zhuǎn)子跳動(dòng)超標(biāo)而局部卡死的可能。

3）從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)來看，導(dǎo)軸承與軸套的間隙并不均勻。翻查資料，中間軸承架內(nèi)徑尺寸為135H7，水潤(rùn)為軸承尺寸為135s6，兩者為過盈配合，過盈量最小為0.52mm。

廠家內(nèi)部采用液壓壓裝的方法進(jìn)行裝配（現(xiàn)場(chǎng)曾經(jīng)嘗試用冷壓法進(jìn)行裝配，但此軸承材料為高分子合成纖維，低溫冷卻容易脆裂，冷壓法導(dǎo)致新導(dǎo)軸承損壞無法使用）。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)來看，導(dǎo)軸承變形量大，如果暫時(shí)不考慮軸承材料吸水膨脹量，可以初步認(rèn)為廠家的裝配方式對(duì)軸承的變形是存在一定的影響。

4）凝結(jié)水泵導(dǎo)軸承抱死是否是由于AC-3這種材質(zhì)水漲變形導(dǎo)致的。廠家設(shè)計(jì)人員回文明確AC-3材質(zhì)在靜水中吸水膨脹系數(shù)很?。ㄔO(shè)計(jì)水質(zhì)為純凈/凝結(jié)水），一般在0.3%左右。在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子和導(dǎo)軸承是不會(huì)發(fā)生卡澀的。同時(shí)，KSB提供超過1500臺(tái)NLT凝結(jié)水泵的運(yùn)行業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)及紅沿河、寧德核電項(xiàng)目的商運(yùn)業(yè)績(jī)，在理論和實(shí)際運(yùn)行中均不存在任何咬合的可能。

為了驗(yàn)證AC-3材料的吸水脹性，我們將新領(lǐng)取的水潤(rùn)滑軸承侵泡在純凈水中，侵泡前記錄下內(nèi)徑尺寸為117.81mm。侵泡1個(gè)月后，重新測(cè)量?jī)?nèi)徑尺寸，依舊為117.80mm，幾乎未發(fā)生變化。因此，初步可以認(rèn)定AC-3材質(zhì)對(duì)純凈水的吸水膨脹很小。

2 水潤(rùn)滑軸承特點(diǎn)

傳統(tǒng)觀點(diǎn)將潤(rùn)滑狀態(tài)分為： 流體動(dòng)壓潤(rùn)滑、流體靜壓潤(rùn)滑、彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑、邊界潤(rùn)滑、干摩擦5 種。由于水的黏度很低， 僅為油的1/100～1/20 ，低黏度的潤(rùn)滑劑具有摩擦阻力小， 摩擦因數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，但水膜的承載能力要比油膜低的多， 很難形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑，一般認(rèn)為只有在高速、低載的適宜條件下才能形成流體潤(rùn)滑，但在啟動(dòng)和停機(jī)過程中，運(yùn)行速度有所變化時(shí)，往往會(huì)使軸承處于邊界潤(rùn)滑和干摩擦狀態(tài)。因此，對(duì)水潤(rùn)滑軸承要求其能在邊界潤(rùn)滑和干摩擦條件下安全運(yùn)行，并具有低摩擦因數(shù)。

水潤(rùn)滑軸承的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：a）購(gòu)買和使用成本低；b）不造成環(huán)境污染；c）易維護(hù)保養(yǎng)。

水潤(rùn)滑軸承的缺點(diǎn)：a）由于水的沸點(diǎn)低，所以水潤(rùn)滑軸承不能應(yīng)用于高溫環(huán)境中；b）水尤其是海水的銹蝕作用較強(qiáng)， 純水的導(dǎo)電性比普通潤(rùn)滑油高數(shù)億倍以上，能引起絕大多數(shù)金屬材料的電化學(xué)腐蝕和高分子材料的老化；c）水的汽化壓力高，水潤(rùn)滑系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生氣蝕，使材料受到侵蝕[2]。

3 總結(jié)與推廣

此次凝泵無法盤車故障，值得我們深刻檢討，也為今后維護(hù)檢修以及遇到相同問題提供參考：

1）凝結(jié)水泵在安裝調(diào)試期間的維護(hù)保養(yǎng)需重視，水泵若長(zhǎng)期存放在污水環(huán)境，同時(shí)未進(jìn)行定期盤車，會(huì)出現(xiàn)局部沾粘、軸承疲勞點(diǎn)蝕等故障，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致泵軸彎曲；

2）裝配工藝數(shù)據(jù)需完善。廠家人員不僅需要提供零部件制造尺寸，也需要提供裝配尺寸。此次導(dǎo)軸承的壓裝，廠家提供人員沒有提供壓緊力計(jì)算公式，以及裝配前后軸承的變形量，不利于故障的分析；

3）水潤(rùn)滑軸承材料選擇。目前水潤(rùn)滑軸承材料的選擇均還在理論上研究各種類型材質(zhì)高、低摩擦副水潤(rùn)滑理論和磨損機(jī)理以及在邊界潤(rùn)滑和干摩擦下的摩擦學(xué)機(jī)理，以便找出減少摩擦的方法和提高水潤(rùn)滑摩擦副承載能力。

雖然導(dǎo)軸承有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但是采用液壓壓裝的裝配方式確實(shí)有待驗(yàn)證，后續(xù)檢修過程中，需要維修人員對(duì)軸承與軸承架的裝配情況進(jìn)行記錄、試驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)原有的裝配方式不適合，要進(jìn)行技改，例如改變?cè)械膲貉b工藝或采用其他結(jié)構(gòu)導(dǎo)軸承支架進(jìn)行替代。

【參考文獻(xiàn)】

[1]上海凱士比泵有限公司.凝結(jié)水泵設(shè)備安裝及維護(hù)說明書[S].2011-10-21，B版.

[2]張霞，王新榮，牛國(guó)玲，等.水潤(rùn)滑軸承的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 裝備制造技術(shù)，2008（1）：101-102.

[責(zé)任編輯：田吉捷]