双吸热水泵轴承过热技术攻关研究

马伯乐

吉林石化公司动力二厂

课题研究背景：我厂在2012年三期扩建建设项目中安装两台卧式双吸热水泵，水泵型号：DFSS250-8/2A，由上海东方水泵制造有限公司生产。该水泵主要用于将三期低压除氧器的除氧水输送至高压除氧器，水温在100度左右。该水泵自建成投用后，由于介质温度较高，导致转子长期高温运行，轴承润滑失效，严重影响设备长周期安稳运行。目前，两台水泵的状态为停运且暂时备用，但无法做到长期备用，因为两台水泵都无法满足长周期运行，为解决设备运行的高温问题，将此问题进行重点技术攻关问题。

1  水泵过热问题发生的主要原因

1.1  水泵结构原因

双吸热水泵型号DFSS250-8/2A，该水泵为卧式双吸泵，该形式水泵决定其需要具有双侧轴承支撑，转子核心部分位于双侧轴承中间，随着电机转动做单向离心运动，因此，该水泵的核心部件被高温介质完全包围，不利于转子散热，虽然双吸泵有利于转子的平衡，不易产生轴向力，但对于热水泵而言，介质的温度传导，是决定水泵运行温度过高的主要原因。

1.2  水泵的润滑形式

该水泵采用传统的脂润滑形式，常用于室内、常温、介质温度不高于50度的情况，该水泵虽然安装在汽机厂房，厂房内温度一般在35-45度左右，室内空气流通差，且中继水温度一般在100度左右，设备若长时间运行，会将温度传导至转子，而转子转动产生的摩擦也会引发设备高温，长时间转子轴承的锂基润滑脂会因环境温度和摩擦温度影响导致加速溶解氧化，3号锂基润滑脂的耐温程度在110-130度左右，最终会导致转子的润滑失效，影响设备运行。

1.3  水泵的冷却形式

根据该水泵的型号和形式，可以判断出该水泵为自然风冷却，无其他辅助冷却措施，加之厂房内温度长期较高，室内空气流通差，不利于自然冷却降温，大量的热量积聚在转子及设备本体，导致设备温度升高，润滑失效。风冷只凭散热风扇，对自然环境有一定的规定：比如自然通风，环境湿度，溫度不可以高40°C等。所以设备厂房的环境对设备的影响也非常重要。

1.4  水泵的密封形式

原有水泵的轴密封形式为填料密封。填料密封是一种传统的接触式密封，结构简单，更换方便，成本低廉，适用范围广可用于旋转、往复、螺旋运动的密封，对旋转运动的轴允许有轴向窜动。其不足是密封性能稍差，轴不允许有较大的径向跳动，功耗大，磨损轴，使用寿命短。其中磨损轴是其主要的缺点，轴在高速转动的同时，与填料接触摩擦生成大量的热量无法有效消除或排出。

2  采取的主要降温措施

2.1  改变原有的润滑形式

将原有的脂润滑改为油润滑，润滑油的流动性强，挥发性稍高。润滑脂一般用于金属表面，起填充空隙和防锈作用。润滑油可以用在各种类型机械上，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。且润滑油设置在轴承箱内，有足够的空间进行散热，及时对转子进行降温冷却。

2.2  加装辅助冷却措施

在轴承箱内加装强制循环冷却水装置，用油冷却器进行降温，同时用流动的冷却水带走冷却器的热量，起到实时降温冷却的作用，控制转子与润滑油的温差，保证转子不会因为过热而失效。水和轴承不能直接触。轴承担轴的轴向径向推力。轴承需要用油来润滑和冷却，油的热量又需要轴承冷却水来冷却，水和轴承是不能直接触的。

2.3  改变转子的材质

将原有的铸铁转子更换成球铁，球铁的耐高温性能高于铸铁，提高转子的耐高温性能也是比较重要的改造措施，球铁用于铸造车间浇注作业，在炉前承接铁液后，由行车运到铸型处进行浇注。铸铁的用途更加广泛，但由于退火周期长，工艺复杂，成本高，只适用于大批量生产薄壁零件。

2.4  更换为机械密封

将原有的填料密封形式更换为机械密封，机械密封密封性好，性能稳定，泄露量少，摩擦功耗低，使用周期长，对轴磨损很小，在石化等部门广泛应用，机械密封适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速的工况。对现今许多工厂的“零泄漏”需要，盘根无法达到此要求；根本适应范围广，随意性更大，但对于在工厂，经常更换或维护将对工厂造成很大损失。

3  实施过程及预计效果

3.1  提出改造方案，进行可行性论证

根据现场实际情况，提出设备改造构想，查找相关资料，借助外部技术力量，拟定实施方案， 同时开会商讨推演论证。方案敲定后，上报设备改造计划及备件采购计划。

3.2  拆除设备本体

保留原有设备基础及电机，将水泵主体部分拆除，现场测绘测量水泵相应尺寸，待备件采购到货后组织安装新泵体，新泵体主体材质为球铁，转子轴承加装轴承箱和冷油器，轴端密封更换为机械密封，联轴器更换为弹性膜片联轴器，检查轴承箱内部，加装润滑油。

3.3  外部管线接引

主体设备出入口连接至管线，增设冷却水管线及管线过滤器，冷却水管线由三期循环水管线就近接引。冷却水主管线不宜过细，以免发生堵塞。

3.4  加装水泵在线监测系统

水泵在线监测系统，包括电流采集单元，振动信号采集单元，温度采集单元，流量采集单元，控制模块，驱动模块，无线传输模块和报警模块;电流采集单元，振动信号采集单元，温度采集单元，流量采集单元分别与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与报警模块连接;控制模块还与无线传输模块相互连接;电流采集单元，振动信号采集单元，温度采集单元和流量采集单元，分别用于采集水泵的电流参数，振动参数，流量参数和温度参数，通过控制模块和无线传输模块发送至后台服务器，且当参数异常时，驱动模块则会驱动报警模块进行报警。同时将报警信号引入DCS，方便操作人员监控及现场操作。

3.5  预计实施效果

设备改造后，预计转子运行温度将控制在75度以下，主要取决于冷却水的温度，对于球铁来说，完全满足该温度的耐热要求，且润滑油在这个温度完全有效，整个系统处于可控范围内。降低装置泄漏率，方便检维修处理，设备状态线监测系统会帮助操作人员更换的对设备运行和安稳生产提供更及时有效的分析。设备状态在线监测动态数据采集与分析系统，机泵振动及其特征指标、轴承温度，电机电流和电压值及其故障指标数据，通过安装的无线振动监测采集系统，将振动及其故障特征值，通过通讯协议上传至云端平台。改造后的PLC系统输出接口配置无线智能转换器，智能转换器内置通讯协议，可将接收来的运行数据通过运营商的基站网络，实时上传至云端平台。手机端浏览APP软件，实时查看各参量变化趋势，报警后系统自动将报警信息和故障原因，推送到相关人员的的手机微信。从而方便设备管理人员时时掌握设备运行状态，提前预知设备维修周期及注意事项。

参考文献：

1、《泵运行与维修实用技术》，化学工业出版社，2014.09.

2、《泵与风机》，中国电力出版社，2008.

3、《设备状态监测与故障诊断技术及应用》，化学工业出版社，2003.05.

作者简介：马伯乐，男，1984年09月，单位：吉林石化公司动力二厂，高级工程师，工作岗位：设备管理。