磁力泵推力轴承快速磨损故障分析及改造措施

机械真空泵 刘建芳 中石油克拉玛依石化公司检维修中心

磁力泵推力轴承快速磨损工况介绍

       甲醇装置碳四泵(位号P2202A/B)的体积流量28m3/h ,扬程243m ,配套电机功率为45kW/台。该泵在运行2~8h后,后轴承发生严重磨损,后止推轴承碎裂,首级叶轮叶片与泵体前盖、次级叶轮背面与泵体组件都发生磨损。叶轮损坏的示意图见图2 。

磁力泵推力轴承快速磨损原因分析

       第1次运行时间较长(约48h),噪声较大,停泵后盘车很重,拆检发现叶轮和靠近联轴器端的止推轴承严重磨损。一、二级叶轮和止推轴承磨损方向一致(图2),均表现为叶轮向一级进口端窜给,即外观表现轴向力不平衡非常明显。将原来首级叶轮平衡孔ª8mm×5mm扩为ª10mm×5mm,组装后没有任何效果,仅运行了2h就出现了同样问题。

磨损叶轮

图2  磨损叶轮示意图

       第2次拆检的外观表现依然为轴向力不平衡,而且前端的止推轴承磨损深度约2~3mm,可能是原来的石墨止推轴承耐磨性能较差。止推轴承材质改换为1Cr13后同样没有解决问题。综合分析认为,当泵内轴承与推力盘两侧介质压差较小时,介质润滑的流速缓慢,甚至不能流动,这样,相互摩擦产生热量不易带走,致使该泵介质汽化加剧,产生干磨,快速导致止推轴承失效。因此,止推轴承的磨损是导致磁力泵推力轴承快速磨损的主要原因。

改造措施

      (1) 增加支撑轴承和止推轴承的润滑

 该型磁力泵采用了轴向力自动平衡装置,属于一种动态平衡。但是如果前端轴承和止推轴承润滑不良,则自冲洗冷却效果不好,轻烃介质汽化干摩擦必然会导致轴承和止推轴承的快速磨损。经过粗略计算介质流动的沿程阻力损失以及压力分布,在前端止推轴承和支撑轴承处压差不大于0.1MPa,因此,增加该处的润滑就成为解决故障的关键。

     (2) 降低轴向力不平衡

 保留一级叶轮的平衡孔、取消二级叶轮平衡孔,增大叶轮的背叶间隙1 mm。

    (3) 提高介质流动效果

 在前、后端支撑石墨轴承配合面各增加4个直槽(深度约3~4mm,宽度和端面槽宽相等),加深端面槽深以提高介质流动效果。

   (4) 提高润滑压力和流速

 堵掉2个支撑石墨轴承之间的介质润滑孔(图4),迫使冷却润滑液从轴承内壁经过,避免产生干摩擦,通过进行强制流动而提高润滑压力和流速。