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轴承知识
采油平台节段多级离心泵排除轴承高温
鞠兆刚 刘志伟
(中海油能源发展装备技术有限公司)
  摘 要:采油平台节段式多级离心泵使用一定周期后非驱动端角接触轴承温度递进式升高不能正常使用,以往的维修手段难以解决高温现象,通过对离心泵的内部结构及故障现象的分析,快速判断并排除造成轴承高温的现象。
  关键词:节段多级离心泵;轴承;平衡毂;平衡套;轴向力
  一、概述
  采油平台节段式多级离心泵轴承高温是常见故障,某种情况下更换轴承、更换润滑油常规的检修方法无法解决其高温状态,通过对非驱动端一对角接触轴承高温的位置判定轴向力的方向,并通过调整平衡毂与平衡套的间隙彻底解决轴承高温的现象。
  二、故障现象描述
  某平台节段式多级离心泵在运行至1年后,非驱动端轴承温度逐渐临近80℃报警值(关断值为85℃),通过对轴承箱解体,发现非驱动端一对角接触轴承最后一盘轴承由于高温变色。
  三、故障分析
  节段式多级离心泵的轴向平衡:从末级出来的带有压力的液体,经过平衡套径向间隙流入平衡毂前的空腔中,空腔处于高压状态。平衡毂后有平衡管与泵入口相连,其压力近似为入口压力。这样平衡毂两侧压力不相等,因而也就产生了向后的轴向推力,即平衡力。
  平衡力与轴向力相反,因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。当叶轮的轴向推力大于平衡毂的力时,泵转子就会向入口侧移动,并由于惯性的作用,这种移动并不会立即停止在平衡位置上,而是要超出限度,引起平衡毂轴向间隙过量减小,使泄漏量减少,平衡毂前空腔的压力升高,于是平衡毂上平衡力增加,并超过叶轮的轴向推力,把转子又拉向出口侧。同样这个过程是有惯性的,使平衡毂的轴向间隙增大,引起平衡力小于轴向推力,转子又向入口侧移动,重复上述过程。这个过程是自动的,在泵工作时,转子始终是在某一平衡位置上这样轴向窜动着,不过窜动量极小,从外观上很难看出来。
  平衡毂与平衡套轴向端面间隙保障的情况下,非驱动端成对角接触轴承仅仅承受较弱的残余轴向力,当平衡毂与平衡套轴向端面经长期运行,磨损逐步增加;平衡毂为了寻求平衡,在平衡毂与平衡套轴向间隙逐步磨损的情况下,会因轴向力的作用,转子逐步向吸入侧移动,当磨损间隙加大的同时轴向力同样加大,超出成对角接触轴承的轴向承载力,轴承轴向磨摩擦力加大,易造成轴承高温或烧结。
  四、故障判断
  1、通过轴承的安装图片(a)和轴承高温位置(b)显示,轴向力指向吸入侧,从而验证了由于平衡毂与平衡套轴向间隙磨损所致;

  2、运行记录显示轴承是随着使用周期而逐步升温状态,说明平衡毂与平衡套轴向端面磨损间隙是逐步磨损导致轴承逐步升温。
  五、故障排除
  1、拆除非驱动端轴承箱及内部附件;
  2、拆除机械密封及轴承悬架;
  3、拆除平衡毂、拉出平衡套;
  4、平衡毂及平衡套轴向端面磨损,可采用三种维修方案
  4.1、平衡毂及平衡套更换新备件;
  4.2、平衡轂及平衡套轴向端面进行修复,恢复原始尺寸;
  4.3、平衡毂及平衡套轴向端面进行车削处理;
  因生产紧迫,最终优选两零件轴向端面进行车削处理,表面粗糙度1.6μm;
  5、两部件经车削后,因部件轴向长度已经变动,需对平衡套背面补偿钢垫,在平衡套与平衡鼓轴向端面完全贴合状态下,为转子总窜的一半,允许偏差±0.5mm;
  6、依次回装轴承悬架、轴承箱及内部附件,成对角接触轴承安装后,转子向吸入侧推至极限,保障平衡毂和平衡套轴向端面间隙为0.04~0.08mm,成对角接触轴承在轴承室内的窜动量为0.12~0.18mm;
  六、试验
  组装完毕并恢复所有附件,进行试泵,运转6小时轴承温度恒定至45℃,连续运行72小时温度无明显变化,问题得到解决。
  七、结论
  泵类设备轴承高温属于常见故障,必须对高温现象深入分析,以此案例,通过轴承高温的位置以及设备的工作原理及内部构造,快速找出真因排除故障,保障采油平台设备的安全可靠运行。
来源:《科学与技术》2019年6期
发布时间:2019-11-07


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