采油平台節段多級離(lí)心泵排除軸承高溫

2019-05-07

鞠兆剛 劉誌偉
(中海油(yóu)能源(yuán)發展裝備技術有限公司)
  摘 要:采油平台節段式多級離心泵使用一定周期後非驅動端角接觸軸承溫度(dù)遞進式(shì)升高不能正常使用(yòng),以往的維修手段難以解決高溫現象,通過對離心(xīn)泵的內部結構及故障(zhàng)現象的分析,快速判斷並排除造成軸承(chéng)高溫的現象(xiàng)。
  關鍵詞:節段多級(jí)離心泵;軸承;平衡轂;平衡套;軸向力
  一、概述
  采油平台節段式多級離心泵軸承高(gāo)溫是常見故障,某種情況下更換軸(zhóu)承、更換潤滑油常規的檢修方法無法解(jiě)決其高溫(wēn)狀態(tài),通過(guò)對非驅動端一對(duì)角接(jiē)觸軸承高溫(wēn)的位置判定軸向力的方向,並通過調整平衡(héng)轂與(yǔ)平衡套的間隙(xì)徹底解決軸承高溫的現象(xiàng)。
  二、故障現象描述
  某平台節段式多級離心泵在運行至1年(nián)後,非驅動端軸承溫度逐漸臨近80℃報警值(關斷值為85℃),通過對軸承箱解體,發現非驅動端一對角接觸軸承(chéng)Z後一盤(pán)軸承由於高溫變色。
  三(sān)、故障分析
  節段式多級離(lí)心泵的軸向平(píng)衡:從末級出來的帶有壓力的液體,經過平衡套徑向間隙(xì)流入平衡轂前的空腔中,空腔處於高壓狀態。平衡轂後有(yǒu)平衡管與泵入口相連,其壓力近似為入口壓力。這樣平衡轂兩側壓力不(bú)相等,因而也就產生了向後的軸向推力,即平衡力。
  平衡力與軸向力相反,因而自動地平衡了葉輪的軸向推力。當葉輪的軸向(xiàng)推力大於平衡轂的(de)力(lì)時,泵轉子就會向入口(kǒu)側移動,並(bìng)由於慣性的作用,這種移動並不會立即(jí)停止在平衡位置上,而(ér)是(shì)要超出限度(dù),引(yǐn)起平衡轂軸向間隙(xì)過量減小,使泄(xiè)漏量減少,平(píng)衡轂前空腔的壓力升(shēng)高,於是平衡轂上平衡力增加,並(bìng)超(chāo)過葉輪的軸向推(tuī)力,把轉子又(yòu)拉向(xiàng)出口側。同樣這個過程是有慣性的,使平(píng)衡轂的(de)軸向間隙增大,引起平衡力小於軸向推力,轉子(zǐ)又向入口側移動,重複上述過程。這個(gè)過程是自動的,在泵工作時,轉子始終是在某一平衡位置上這樣軸向竄動著,不過竄動量極小,從外觀上很難看出來。
  平衡轂與平衡套軸向端麵間隙保障的(de)情況下,非驅動端成對角(jiǎo)接觸軸承僅(jǐn)僅承受較弱的(de)殘餘軸向力,當平衡轂與平衡套軸(zhóu)向(xiàng)端麵經長期(qī)運行,磨(mó)損(sǔn)逐步增加;平衡轂為了尋求平衡(héng),在平衡轂與平衡套軸向間(jiān)隙逐步磨損的情況下,會因軸向力的作用,轉子逐步向吸入(rù)側移動,當(dāng)磨損間隙加大的同時軸向力同樣加大,超出成對角接觸軸承的軸向承載力(lì),軸承軸向磨摩擦力加(jiā)大,易造成(chéng)軸承(chéng)高溫或燒(shāo)結。
  四、故障判斷(duàn)
  1、通過軸承的(de)安裝圖片(a)和軸承高溫位置(b)顯示,軸向力指向吸入(rù)側,從而驗證了由於平衡轂與平衡套軸(zhóu)向間隙磨損所致;

  2、運行記錄顯示軸承是隨著使用周期而逐步升溫狀態,說明平衡轂與平衡套軸(zhóu)向端麵磨損間隙是逐步磨損(sǔn)導致軸承逐步升溫。
  五、故障排除
  1、拆除非驅動端軸承箱及內部附件;
  2、拆除機械密封及軸承懸架;
  3、拆(chāi)除平衡轂、拉出(chū)平衡套;
  4、平衡(héng)轂及平(píng)衡(héng)套軸向端麵(miàn)磨損,可采用三種維修方案
  4.1、平衡轂及平衡套更換新備件;
  4.2、平衡轂及平(píng)衡套軸向(xiàng)端麵進行修複,恢複原始(shǐ)尺寸;
  4.3、平衡轂及平衡套軸向端麵進行車削處理;
  因生產緊迫,Z終(zhōng)優選(xuǎn)兩零件軸向(xiàng)端麵進行車削處理,表麵粗糙度1.6μm;
  5、兩部(bù)件經車削後,因部件軸向(xiàng)長(zhǎng)度已經變動,需對平衡套背麵補償鋼墊,在平衡套與平衡鼓軸向端麵完全(quán)貼合狀態下,為轉子總竄的一半,允許(xǔ)偏差±0.5mm;
  6、依次回裝軸承懸架、軸承箱及內部附件,成對角(jiǎo)接觸軸承安裝後,轉子向吸入(rù)側推(tuī)至極限,保障平衡轂和平衡套軸向端麵間隙為0.04~0.08mm,成對角接觸軸承在軸承室內的竄動量為0.12~0.18mm;
  六、試驗
  組(zǔ)裝完畢並恢複所有(yǒu)附件,進行(háng)試泵,運轉6小(xiǎo)時軸承溫度(dù)恒定(dìng)至45℃,連續運行72小(xiǎo)時(shí)溫度無明顯(xiǎn)變化(huà),問題得(dé)到解決(jué)。
  七、結論
  泵(bèng)類設備軸(zhóu)承高溫屬於常見故障,必須對高溫現象深入分析,以此案(àn)例,通過軸承高溫的位(wèi)置以及設備的工作原理及內部構造,快速找出(chū)真因排除(chú)故障,保障采油平台設備的安全可靠運行。
來源:《科學與技術》2019年6期
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