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案例 | 作者 / 甲殼蟲(chóng)  整理 / 阿嘉

我廠化水車(chē)間生產(chǎn)除鹽水，除鹽水依靠離心泵供給到各個(gè)裝置，其中二化水裝置供煉油廠除鹽水的泵編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)泵的基本參數(shù)如表1。

表1

2018年9月9日，1號(hào)離心泵在運(yùn)行中，聯(lián)端軸承溫度快速的由61℃上升到72℃，立即停泵。

前期聯(lián)端軸承水平振值為5.8mm/s，非聯(lián)端軸承為4.3mm/s，我認(rèn)為是軸承故障導(dǎo)致的軸承溫度快速上升（已排除缺油的情況），于是更換了軸承（3310，NU310各一副），并按作業(yè)卡工藝要求各部件進(jìn)行測(cè)量和裝配，軸彎曲≤0.02mm，葉輪無(wú)沖刷、磨損、缺損現(xiàn)象，聯(lián)軸器無(wú)磨損、缺損現(xiàn)象。

回裝離心泵后試運(yùn)，并使用BH550采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，聯(lián)端側(cè)水平振動(dòng)有效值為9.8mm/s（見(jiàn)圖1），頻譜圖中1倍頻幅值為9.0mm/s（見(jiàn)圖2），其它倍頻忽略不計(jì)，且該振動(dòng)值不隨離心泵負(fù)荷變化而變化。

圖1

圖2

其它方向的軸承振動(dòng)值在合格范圍，但聯(lián)端軸承垂直振動(dòng)、非聯(lián)端軸承垂直振動(dòng)存在一個(gè)6倍頻分量，幅值與1倍頻一樣（見(jiàn)圖3）。

圖3

為了分析振動(dòng)超標(biāo)原因，對(duì)此泵再次進(jìn)行解體檢修。

該泵軸承外徑為φ110mm，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，軸承外圈與軸承箱配合應(yīng)選取過(guò)渡配合JS7/h6，該配合值在0.04mm～-0.017mm之間（正值為有間隙，負(fù)值為有緊力），實(shí)際測(cè)量該泵聯(lián)端軸承外圈與軸承孔配合間隙值為0.04mm，剛好在最大邊界值。

結(jié)合此泵3V垂直方向存在一個(gè)明顯的6倍頻分量，該6倍頻分量不是軸承各部件的通過(guò)頻率，故認(rèn)為水平振動(dòng)超標(biāo)的原因是因軸承外圈不穩(wěn)固造成的，垂直方向的6倍頻產(chǎn)生的原因初步判斷是聯(lián)軸器橡膠6爪引起的。

采取的應(yīng)對(duì)措施是使用樂(lè)泰660固持劑（樂(lè)泰660為高強(qiáng)度固持劑，最大填充間隙為0.5mm，完全可以滿(mǎn)足穩(wěn)固作用）填充聯(lián)端軸承外圈與軸承箱孔之間的間隙。為確保填充間隙均勻，把軸承箱豎立起來(lái)安裝軸，待固持劑凝固后進(jìn)行后續(xù)工作。

非聯(lián)端軸承外圈與軸承孔間隙值為0.02mm，在允許范圍內(nèi)，無(wú)需處理?；匮b該泵后試運(yùn)行，再使用BH550采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，振動(dòng)情況與第一次檢修后結(jié)果一樣。依然是聯(lián)端軸承水平振動(dòng)超標(biāo)（9.7mm/s），其它方向振動(dòng)值正常，垂直方向依然有明顯的6倍頻分量，幅值與1倍頻一樣高。

與設(shè)檢院聯(lián)系后，綜合首次檢修的數(shù)據(jù)，判斷水平振動(dòng)超標(biāo)的原因是動(dòng)不平衡引起的，建議整個(gè)軸系做動(dòng)平衡。

解體泵后，將軸系（葉輪、泵軸、聯(lián)軸器）送至設(shè)檢院做動(dòng)平衡，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)軸系在346°方向存在超標(biāo)的不平衡量（需配重）。

經(jīng)打磨葉輪去重，動(dòng)平衡量降至合格范圍（見(jiàn)表2、圖4）。

表2

圖4

回裝泵試運(yùn)，聯(lián)端軸承水平振動(dòng)降至4.1mm/s（見(jiàn)圖5），驗(yàn)證該泵軸系存在不平衡量，垂直方向振動(dòng)頻譜圖同樣有6倍頻分量（見(jiàn)圖6）。

圖5

圖6

通過(guò)查看1號(hào)離心泵和2號(hào)離心泵前期采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)，兩臺(tái)泵的前后軸承垂直頻譜圖均有明顯的6倍頻分量，有時(shí)水平方向也存在明顯的6倍頻分量。

煉油廠用水量需要調(diào)整，在泵出口母管上接了一條再循環(huán)管線(xiàn)（原設(shè)計(jì)沒(méi)有，后來(lái)加裝的管線(xiàn)），管線(xiàn)連通進(jìn)、出口母管，通過(guò)調(diào)整再循環(huán)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)整供煉油廠的除鹽水量，該泵葉輪有6個(gè)葉片，6倍頻分量可能是葉輪的固有頻率，這個(gè)分量應(yīng)該是流體激振激發(fā)的，流體激振來(lái)源可能是加裝的再循環(huán)管線(xiàn)。

在解決水平振動(dòng)超標(biāo)的問(wèn)題后，又產(chǎn)生了一個(gè)新問(wèn)題，非聯(lián)端軸承壓蓋處冒煙，立即停泵，測(cè)量壓蓋處溫度高達(dá)110℃。

經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)是非聯(lián)端軸承內(nèi)圈與壓蓋產(chǎn)生了碰磨。為確認(rèn)碰磨原因，分別對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了檢查：

1）檢查軸承箱孔用擋圈，未發(fā)現(xiàn)變形、脫落現(xiàn)象；

2）檢查非聯(lián)端軸承內(nèi)圈是否是否松脫，經(jīng)確認(rèn)未松脫，軸承內(nèi)圈與軸的配合緊力為0.02mm；

3）檢查聯(lián)軸器側(cè)軸承聯(lián)端軸承與軸的配合緊力，緊力值為0.01mm，軸承內(nèi)圈與軸的配合按設(shè)計(jì)規(guī)范為H7/n6，配合緊力值在0.017～0.033mm，該處的軸承與軸的配合緊力值偏小了0.007mm。

該泵原始設(shè)計(jì)，聯(lián)軸器軸承處的內(nèi)圈無(wú)軸用擋圈或鎖緊螺母（見(jiàn)圖7），泵的軸向力朝向泵入口側(cè)，軸向力通過(guò)泵軸傳遞給軸承，軸承內(nèi)圈與軸的配合緊力產(chǎn)生的壓應(yīng)力，保證了軸不會(huì)在軸承內(nèi)圈產(chǎn)生位移。

圖7

但此泵已運(yùn)行20多年，多次的檢修并拆裝軸承，必然會(huì)對(duì)泵軸產(chǎn)生磨損，與軸承配合處的軸段配合緊力降低，壓應(yīng)力隨之降低，壓應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力也隨之降低，當(dāng)軸向力大于摩擦力時(shí)（特別是泵啟動(dòng)的瞬間，軸向力遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的軸向力），泵軸在聯(lián)端軸承內(nèi)圈產(chǎn)生移動(dòng)，最終導(dǎo)致非聯(lián)端軸承內(nèi)圈碰磨到壓蓋。

找到了問(wèn)題原因，為了防止再次發(fā)生類(lèi)似故障，根據(jù)泵軸的結(jié)構(gòu)和軸承寬度，在軸上車(chē)了一個(gè)槽，用來(lái)安裝軸用擋圈（見(jiàn)圖8）。

圖8

泵回裝后試運(yùn)行運(yùn)，振動(dòng)均在4.0mm/s以下，非聯(lián)端軸承處的溫度在45℃左右，聯(lián)端軸承處溫度在61℃左右。

與此泵一樣的2號(hào)離心泵聯(lián)端軸承處的溫度為50℃，雙列角接觸球軸承承受的負(fù)荷越大，溫度會(huì)越高，這說(shuō)明1號(hào)離心泵的軸向力大于2號(hào)離心泵，單級(jí)單吸離心泵的軸向力是由葉輪前后壓差不一樣而產(chǎn)生的，意味著1號(hào)離心泵葉輪制造不規(guī)范。

二化水裝置其它離心泵也同樣存在承受軸向力的軸承內(nèi)圈處無(wú)束縛的設(shè)計(jì)，在以后的檢修中，需逐步對(duì)泵軸進(jìn)行改造。

通過(guò)對(duì)同一臺(tái)設(shè)備的兩次檢修，總結(jié)了以下的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)：

1）對(duì)于離心泵的檢修，轉(zhuǎn)子總成應(yīng)該做動(dòng)平衡（轉(zhuǎn)子總成應(yīng)包含泵軸、葉輪、軸套、聯(lián)軸器等，不能缺少），不能憑經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為以前沒(méi)問(wèn)題，現(xiàn)在就沒(méi)問(wèn)題。

使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，利用科學(xué)的手段初步分析振動(dòng)產(chǎn)生的原因，并指導(dǎo)檢修方向和重點(diǎn)，少繞一些彎路。

2）1號(hào)離心泵聯(lián)端軸承處的泵軸無(wú)鎖緊螺母或擋圈，屬于原始設(shè)計(jì)缺陷，在以后的檢修中，對(duì)類(lèi)似的泵都進(jìn)行改造，避免以后再次發(fā)生此類(lèi)故障。

如果泵軸與軸承內(nèi)圈配合無(wú)緊力了，必須修復(fù)該軸段或更換泵軸。

3）設(shè)備檢修數(shù)據(jù)的測(cè)量非常重要，不能憑經(jīng)驗(yàn)，要以數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)。

4）修改檢修作業(yè)卡，把軸承緊力、間隙值的范圍細(xì)化，加入做動(dòng)平衡的作業(yè)內(nèi)容。