高温冷凝液泵故障分析

摘 要：高温冷凝液泵是煤制油气化厂变换装置的主要设备之一，其作用是将装置回收的工艺冷凝液泵送至分离罐中，为装置工艺生产提供用水。高温冷凝液泵P-2400X01在运行过程中会出现轴承温度高、机械密封泄漏等问题，通过对该泵的检修，总结出该类型泵在运行中出现的一些问题以及原因分析。

关键词：轴向力；轴承；口环；机械密封

1 高温冷凝液泵P-2400X01A/B简介

气化厂变换装置P-2400X01A/B高乩淠液泵为双级单吸双支撑式，壳体径向剖分，适用于输送高温高压以及有毒有害的液体。其安装方式为水平中心线支撑，泵的吸入口法兰和排出口法兰均铸造在泵体上，且垂直向上，叶轮为整体铸造，且经静平衡，泵的轴向力主要靠叶轮的对称布置来平衡，剩于轴向力靠推力球轴承来平衡，轴承体装有一套圆柱滚子轴承和一组背靠背安装的推力球轴承，其轴承选用SKF轴承，采用甩油环稀油，冷却水为压力0.5 MPa的循环冷却水.机封冲洗方案为：PLAN23，机封上的泵送环将机封腔液体输送到换热器，经冷却后对机封进行冲洗。泵通过膜片联轴器于原动机直接驱动。

性能参数

额定流量：225m3/h 扬程：279

转速：2950rpm 吸入压力：3.22MPa

排出压力：5.5MPa 最大允许工作压力：6.0MPa

最大允许工作温度：208℃

2 实际案例

（1）今年10月份以来气化厂变换装置高温冷凝液泵P-240010

1A安装完成后试车过程中，出现试车不到半小时止推轴承温度持续升高并超过允许的最高温度（75℃）后停车。

（2）P-2400301B在今年10月初第一次安装完成后试车，各项数据均符合要求，泵体无泄漏，10月底再次对该泵进行投运发现驱动侧机械密封泄漏。

（3）2015年9月烯烃公司变换工艺冷凝泵P-35001在开车运行四个小时后出现止推轴承温度急剧升高，工艺车间紧急进行停车。

3 原因分析

（1）通过对泵P-2400101A非驱动侧轴承进行拆卸，发现轴承外圈已经灼烧变色，说明轴向力F存在且过大，轴承长时间在高负荷作用力下运行导致轴承外圈灼伤。

（2）通过对泵P-2400301B驱动端机械密封进行拆解，发现机械密封两道密封动静环结合面无磨损、破损现场，只是第一道机封动环两侧齐齐断裂，排除安装过程中野蛮施工以及泵长周期运行的正常磨损，结合今年10月中旬宁夏地区有一次强力降温，应该是泵体在第一次试车后残液未排放干净（泵在试运行过程中使用的是生产用水，不是高温工艺凝液），甚至由于气候变化还可能会伴有结冰，待高温冷凝液进入泵体后冷热交替导致机封动环涨裂。

（3）通过对泵P-35001拆检发现轴承调整垫以及泵轴轴肩位置烧损比较严重，分析应该是止推轴承的调整垫尺寸加工有误，调整垫内外圈直径均超过设计值，导致调整垫与轴肩出现摩擦，随着泵体的运转调整垫会越磨越薄，泵轴发生轴向窜动，轴向力会越来越大，当轴向力超过止推轴承的承受极限最终导致轴承、泵轴烧损。这种现象造成的后果最严重，那是因为在泵开启的第一时间不会被出现，运转过程中轴向力是逐渐增加的，初期轴向力会由止推轴承承担，当轴承达到承受极限的一瞬间，整个泵体报废。

4 处理措施

高温冷凝液泵在运行过程中经常出现的问题是轴承温度高，可以通过以下几个方面进行分析处理：

（1）轴承损坏。可以通过更换新的轴承来解决，安装时一般应注意，轴承的结构、类型、尺寸和轴承部件的配合性质与原轴承是否一致；不论用什么方法，所加的压力，都应加在紧配合的套圈上，不允许通过滚动体传递压力，更能在轴承的保持架、密封圈、防尘盖等容易变形的零件上加力；选用安装和拆卸轴承工具时，应保证加于轴承圈上的压力垂直于套圈端面，而且应该均匀平稳；在安装时，要注意使轴和轴承孔的中心线重合；当采用油脂时，在安装其他附件之前应按规定向轴承填加脂，其量为2/3。

（2）冷却、不良。油不足或过量，或者油不合适；油质不合格，油中进水、进杂质或乳化变质；轴承冷却水量不足，都会导致轴承温度高。

（3）轴承游隙不合理。轴承中游隙的存在是为了保证轴承得以灵活无阻滞地运转，但是同时也要求能保证轴承运转平稳，轴承的轴线没有显著沉降，以及承担载荷的滚动体的数目尽可能多。游隙过小，滚动轴承温度升高，无法正常工作，以至滚动体卡死；游隙过大，设备振动大，滚动轴承噪声大。因此，合适的安装游隙有助于轴承的正常工作。

（4）轴承选型不合理。P-35001泵在使用的过程中轴承做过一次技改，将出厂轴承6217深沟球轴承更改为NU317圆柱滚子轴承。泵厂家为了满足装置的运行工况，对该泵的叶轮外径进行了改动，叶轮口环大小不一致，使得轴向力不能由叶轮达到自平衡，使得轴沿轴向位置有一定的窜动，通过下表对比不难看出NU系列圆柱滚子轴承更能适应工艺需求。

（5）超重或超载。P-2400X01A/B高温冷凝液泵在试车过程中，轴承温度高，通过在两盘轴承中间内、外圈加铜皮调整游隙的方法，多次进行调整，推力轴承温度仍在75℃左右。随后，对该泵进行全面检查，检查过程中发现次级叶轮外径比设计图纸大，原设计尺寸325mm，实际加工尺寸350mm。高温冷凝液泵的叶轮是对称布置的两个相同的叶轮，自动平衡轴向力，厂家为了达到气化装置运行设计要求，将次级叶轮外径增大，结果导致运行时，叶轮轴向力不能有效的自平衡，使得多余的轴向力作用到止推轴承上，轴承受力过大而发热。随后对次级叶轮外径进行了车削，加工到叶轮原设计尺寸后，各参数均在要求范围内，运行稳定。

（6）轴承盖对轴承施加紧力过大。高温冷凝液泵输送的介质温度较高，因热膨胀系数不一致会引起轴与外壳相对位置的变化，这就要求非驱动端双列角接触球轴承与轴承压盖留有一定的间隙，如果间隙不合适也会导致轴承温度高。

5 结束语

通过对高温冷凝液泵的多次检修、总结，要确保该类型泵的正常运转，除了要确保检修质量外，还和泵的设计、运行工况、工艺操作以及气候变化都有关系，在运行过程中我们可以通过增加伴热保证泵体的温度，泵停运后要排干净残液，开启时要检查冷却水管线是否通畅等等一系列手段来提高泵的运行周期。

参考文献

[1]刘兴旺.流体机械[M].化学工业出版社.

[2]中国石油化工集团公司人事部.机泵维修钳工[M].中国石化出版社.