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經(jīng)驗分享｜旋殼泵軸承損壞原因分析及處理

旋殼泵，又稱旋轉(zhuǎn)噴射泵、皮托管泵，是一種結(jié)構(gòu)和工作原理都很獨(dú)特的小流量高壓泵，屬極低比轉(zhuǎn)數(shù)泵。旋殼泵的主要特點(diǎn)有：適合于小流量、高揚(yáng)程輸送；結(jié)構(gòu)簡單體積小，維修量小，使用壽命長；密封可靠性強(qiáng)；適應(yīng)性強(qiáng)，在石油、化工、冶金以及造紙等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。
加氫精制旋殼泵型號HXK400-S1。其性能參數(shù)見表1。
表1加氫精制旋殼泵性能參數(shù)

故障現(xiàn)象



加氫精制裝置除鹽水泵定位軸承型號FAG 7313-B-XL-TVP-UA。運(yùn)行時測量軸承溫度72℃，泵體振動7.2mm/s，并伴有異響。軸承累計運(yùn)行9768h。
拆解檢查發(fā)現(xiàn)軸承的保持架以碳化變形（保持架尼龍材質(zhì)），軸承滾珠非均勻分布。軸承內(nèi)套與軸承外套表面有高溫摩擦印跡，如圖1。
圖1損壞的軸承保持架

檢測與分析



根據(jù)旋殼泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成軸承損壞的原因可能有以下幾點(diǎn)：
軸承箱檢測
1.測量計算法檢測軸承外徑與軸承箱內(nèi)徑配合公差；檢測方法：使用內(nèi)徑量表和外徑千分尺分別測量軸承箱內(nèi)徑和軸承外徑幾何尺寸。
定位軸承7313側(cè)軸承箱內(nèi)徑尺寸：D1=140.07mm
定位軸承7313軸承外徑d1=140mm
定位側(cè)軸承箱內(nèi)徑與軸承外徑配合間隙：
δ1=D1-d1
δ1=140.07-140=0.07mm
支撐軸承6217軸承箱內(nèi)徑尺寸D2=150.01mm
支撐軸承6217軸承外徑d2=150mm
定位側(cè)軸承箱內(nèi)徑與軸承外徑配合間隙：
δ2=D2-d2
δ2=D2-d2=0.01mm
滾動軸承外徑與軸承箱內(nèi)徑配合公差Js7/h6。標(biāo)準(zhǔn)值：-0.0125~+0.0375mm。
由此定位軸承側(cè)軸承箱內(nèi)徑尺寸超差0.07-0.035=0.035mm。
2.軸承箱前后軸承里孔同心度檢測。檢測方法：借助鏜床檢測軸承箱前后里孔同軸度；打百分表測得支持軸承里孔與定位軸承里孔同軸度偏差0.18mm，如圖2。
圖2軸承箱前后里孔同軸度檢測
定位軸承游隙檢測
檢測方法：自制軸承游隙檢測工裝。軸頭位置打百分表。抬軸法測定軸承定位后軸承游隙0.03 mm，如圖3。
圖3自制軸承游隙檢測工裝
定位軸承軸向力分析
根據(jù)旋噴泵結(jié)構(gòu)可以分析得出，其軸向力主要由以下兩部分組成：
A．轉(zhuǎn)子腔內(nèi)產(chǎn)生軸向力P腔
P腔=P1×π×P管2/2(N)
P1—集流管A—A斷面區(qū)域壓力平均值（Pa）
d管—集流管A—A斷面直徑（m）
B．進(jìn)口處產(chǎn)生的軸向力P進(jìn)
P進(jìn)=P2×π×（D2-d管2）/4（N）
P2—葉輪進(jìn)口處壓力（Pa）
D—葉輪進(jìn)口直徑（m）
現(xiàn)分析P腔、P進(jìn)，由于轉(zhuǎn)子腔隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，其中心位置液體壓力很低，即P1很小，且d管不大，因此可以判定P腔很小。再來分析P進(jìn)，由于葉輪進(jìn)口處壓力P2不大，實(shí)際值0.1Mpa。加之（D2-d管2）/4值不大（旋殼泵屬于小流量泵，D較小）,所以P進(jìn)也不會大。通過以上分析得出，旋殼泵軸向力較小，對軸承運(yùn)行狀態(tài)影響很小。
潤滑狀態(tài)
故障發(fā)生時觀察軸承箱油位在軸承箱1/2~2/3之間，屬于正常工作油位。潤滑油油質(zhì)清澈無機(jī)雜和乳化現(xiàn)象。非潤滑不良導(dǎo)致軸承損壞。
通過以上檢測發(fā)現(xiàn)軸承箱存在兩點(diǎn)問題。問題1：軸承外徑與軸承箱內(nèi)徑配合超差；問題2：軸承箱里孔同軸度偏差。承外徑與軸承箱內(nèi)徑配合超差，造成軸承與軸承箱配合間隙增大，軸承外套與軸承箱內(nèi)壁發(fā)生滑動，增大機(jī)泵振動。軸承箱里孔同軸度偏差，使前后軸承不同心，軸承運(yùn)行時受額外摩擦力，造成軸承溫度高。這些問題最終導(dǎo)致軸承損壞。

處理方法



第一步，修正軸承箱里孔。借助鏜床對軸承箱前后里孔進(jìn)行擴(kuò)孔。修正后保證：1.軸承箱前后里孔圓柱度不大于0.01mm；2.軸承箱前后里孔同軸度“零對零”。擴(kuò)孔后定位軸承側(cè)里孔值D1'=140.26mm，支撐軸承側(cè)里孔D2'=150.15mm，如圖4。
圖4軸承箱擴(kuò)孔后效果
第二步，對擴(kuò)孔后的軸承箱前后里孔刷鍍修復(fù)。軸承箱里孔尺寸需滿足軸承外套與軸承箱里 孔配合公差Js7/h6。修復(fù)后軸承箱里孔與軸承外套配合預(yù)留配合值0.01mm。刷鍍后推力軸承側(cè)里孔值D1'=140.01mm。支撐軸承側(cè)里孔D2'=150.01mm。如圖5。
圖5軸承箱刷鍍修復(fù)后效果圖
第三步，轉(zhuǎn)子回裝前做動平衡檢測。平衡精度等級G2.5，修正后不平衡量32.3g?mm。

運(yùn)行效果



檢修后機(jī)泵振動值下降到2.1mm/s，軸承運(yùn)行溫度42℃。機(jī)泵性能參數(shù)正常。檢修取得良好效果。

結(jié)語



本文對可能造成機(jī)泵軸承損壞的原因進(jìn)行分析，找出引起本次軸承損壞的根本原因。針對軸 承箱存在的兩點(diǎn)故障問題，采用先機(jī)加工保證軸承箱里孔同軸度前提下，再刷鍍恢復(fù)軸承與軸承箱配合公差的修復(fù)方法。使機(jī)泵檢修取得良好效果。為今后軸承故障問題的分析與處理積累寶貴經(jīng)驗。