前言

可靠性是在石油和天然氣應（yīng）用中運行的（軸承（chéng））兩端支撐式高能離（lí）心泵的基本要求。為了優化泵送係統，可以在計劃的維護（hù）間（jiān）隔期間進行設計改進和材料升級，以Z小的努力延長故障間隔時間（MTBF）。在老舊的泵中（zhōng），軸承組（zǔ）件是使泵現代化（huà）到當前API標準並降低運行成本的（de）關鍵。

泵故障和由此產（chǎn）生的（de）計劃外停機（jī）可能會導致維護成本升高，並因生（shēng）產減少而損失收入。在許多情況下，這個問題的根本原因隱藏在軸承箱（xiāng）的設計中。為了解決這個問題，軸承組件改造在碳氫（qīng）化合物加工行（háng）業中越來越普遍。這些改造消除了過時設計（jì）的已知故障模式，並可以滿足當前API標（biāo）準，從而顯著改善MTBF。

API 610第11版（bǎn）改造

離心泵軸（zhóu）承組件的改造（zào），首先想（xiǎng）到的是懸臂泵（OH1、OH2），由於成本相對較低（dī）且易於實施，這（zhè）種泵很常見。然而，這（zhè）些相同的原理也可以應用於軸承兩端支撐（chēng）式離（lí）心泵上，並獲得許多相同的好處（chù）。

通常，在API 610第7版（~1989年）之前製造的泵具有過時的軸承樣式、較差的冷卻能力、不足（zú）的潤滑（huá）方法和鑄鐵結構，使其成（chéng）為很好（hǎo）的改（gǎi）造候選者。通過這些升級（jí），操作員可以利用這樣一個事實，即泵殼、噴嘴位置和支腳位置將保（bǎo）持不變，同時將泵現代化為Z可靠和Z新的API設計。

這種主動維護方法消除了已知的故障模式，從而大大降低了故障和計劃外停機的風險。作為改造過程的一部分，軸承箱和所有相關部件都更換為API 610第11版軸承組件。

當與OEM合作時，這些設（shè）計的軸承箱和內部組件通常與新設備上（shàng）提供的相同（tóng）。

升級設計

采用更好的技術對新的設備標（biāo）準進行了實驗室和現場測試，確保當前組件的使用壽命Z長。此外，與當前設計的泵具有互換性和通用性，可以減少庫存零（líng）件，從而減少整體庫存。庫存費用的減少和使用壽命的（de）延長使這些改造成為較舊泵（bèng）的一種（zhǒng）成本效（xiào）益（yì）選擇。

更換軸承組件時（shí），應采用複雜、精細的流程，因為改造過程需要考慮推力（lì）大小、負載（zǎi）、油路接口和轉子動態穩（wěn）定性。在升級過程（chéng）中（zhōng），新的軸承箱鑄件和新的泵（bèng）軸構成了長交貨期選（xuǎn）項。與泵專家合作時，通常（cháng）可以在泵達（dá）到（dào）維修期（qī）限之前進行升級，從而減少泵的總停機時（shí）間。

冷卻的改進

現代軸承（chéng）組件的一大優勢是新箱體的先進冷卻能力。設計中帶入了先進的空氣冷卻功能，如箱體（tǐ）的全翅片幾何形狀、用（yòng）於增加穿過箱體的氣流的較大外置風扇和用於與周圍大氣交換熱量的內側風扇。這些特性降低了軸（zhóu）承箱的溫度，延長了軸承的使用壽命。

除了先進的空氣冷卻，新組件通常使用更大的油池，以更有效（xiào）地消除軸承的熱量。憑借更合理的供油方式（shì）和現代非金屬油環的應用，油可以有效潤滑（huá）軸承，同時帶走熱量，從而（ér）實現更低溫度的運行。

此外，新的箱體設計考慮了油（yóu）霧潤滑係統，並兼顧純油霧和（hé）吹洗油霧係（xì）統（tǒng）的（de）規定，以適應各種應用。這樣可以更有效地將（jiāng）油霧分布到軸承上，以盡可能延長軸承壽命。

隨著冷卻能力（lì）的提高，新軸承組件通常不需要冷卻水進入箱（xiāng）體。這消除了通常鑄造到舊軸承箱上有問題的冷卻水夾套，並消除了常見的故障模式、維（wéi）護活（huó）動和相關的（de）公用事業成本。

圖1：鑄鐵法蘭的釺焊修複（fù）

碳鋼軸承箱

由（yóu）於其具有競爭力的價格，鑄（zhù）鐵是石油和天然氣應用中較（jiào）舊泵的常見軸承箱材料。然而，這種材料有其缺點，不符合當前的API標準。API 610第6版開始要（yào）求易（yì）燃或有（yǒu）毒環境中的軸承箱為鋼結構；第11版將鋼結構要求擴展到除I-1和I-2材料分類（lèi）之（zhī）外的所有服務。

鑄鐵軸承箱不可焊接修複，可（kě）能導致維護成本增加。需要維修的區域通常必須（xū）釺焊，但這並不總能（néng）帶來高（gāo）質量的維修。過大的軸承孔配合通常采用（yòng）增加套筒或噴塗（tú）來修複（fù），這需要額（é）外（wài）的時（shí）間和費用。此外（wài），經過（guò）多次重複修複後，軸承箱法蘭用於鑽新定位銷的麵積減少，零件的完整性通常會降低（dī）。

軸承組件改（gǎi）造使用符合API 610第11版的新型碳鋼軸承箱。這（zhè）意味著可以對箱體進行（háng）焊接修複，並將其機加（jiā）工回原始OEM規格，從而提供與新產品一（yī）樣的替代品（pǐn）。減少的維修（xiū）成本可以在幾次（cì）重複修複中收回Z初的改造成本（běn）。一些OEM泵供應商備有這些升（shēng）級（jí）後的組（zǔ）件，因此可以（yǐ）在計劃外停（tíng）機期間（jiān）進行升級。

狀態監測技術

自從（cóng）早期製造的許多（duō）API泵以來，監測儀器（qì）儀表已經取得了長足的進步。特別（bié）是隨（suí）著數（shù）字化及人工智能的快速發展和普（pǔ）及，新的無（wú）線監測傳感器應運而（ér）生，而這（zhè）些（xiē）傳統設（shè）計在安裝現代傳感器（qì）時通常（cháng）是一個挑戰。

軸承組件的改（gǎi）造（zào）包括用於安裝徑向和推力軸承振動探頭的凸台，以提高資產監控能力。軸向（xiàng）探頭和鍵相器是配備先進分析係統的泵的標準配置。

圖2：維修後嵌有套筒的箱體孔

用於測量球軸（zhóu）承表麵（miàn）溫度的新（xīn）型軸承金屬電阻溫度（dù）檢測（RTD），可以接近軸承（chéng）外圈3 mm，從而可以更好地確定實際軸承溫度。可以在（zài）油池中安裝RTD以確（què）定油溫。總之，這些RTD有助於確定預防性維護間隔，並（bìng）提供關於機械健康狀況的見解。

升級軸（zhóu）承箱密封

防止汙染（rǎn）物進入泵（bèng）軸承對（duì）延長（zhǎng）其使用（yòng）壽命至（zhì）關（guān）重要。較舊的泵型號在唇形密封或導（dǎo）流板設計上是（shì）標準化的。軸承組件改造包括（kuò）符（fú）合API 610第11版要求的現代軸承隔離器。這（zhè）些隔離器消除了漏油，同時防止汙垢和水分進（jìn）入軸承箱。

軸承設（shè）計（jì）

改造項目為分析泵的需求和解決性能中反（fǎn）複（fù）出現的問題提供了機會。在改造過程中，考慮了泵的所有部件。通常，可以通過縮短軸承跨距和增加機械密（mì）封麵及軸承處的軸直徑來提高轉子動態剛度。這些改進為提高（gāo）機械密封壽命和減少整體振動提供了機會。

較舊的1.0的徑（jìng）向滑動軸承的長（zhǎng）徑比（軸承長度（dù）/軸承直徑，即L/D）更（gèng）新（xīn）為新的0.75的長（zhǎng）徑比，以進一步增加（jiā）轉子阻尼。雙列推力軸承布置（zhì）升級為成對安裝（兩個單列）背靠背（bèi）布置、40度角接觸球（qiú）軸承（7000係列）。同時（shí），將原塑料保持架升級（jí）為黃銅（金屬）保持架，以延長軸承的使用壽命。

高（gāo）溫應用可（kě）以考慮（lǜ）采用整圈法（fǎ）蘭連接的軸承（chéng）架，以增加其剛性、並減少（shǎo）殼體的熱傳導（dǎo）。總之（zhī），這些改造（zào）/改進有可能對泵的可靠性（xìng）和性能產生重大（dà）的影響。在石油和天然氣行業，泵的運行參數在其使用期間可能會發生變化（huà），改造項目提供了評估其它改進的機會。由於優化了設計，提高了可靠性，這些將有助於降低運行成本。

（來源：機泵與軸承）