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離心泵軸承潤滑的改造

2013-10-18

趙爾班 霍風華 馮滿昌
(吉林石化公司丙烯腈廠,吉林吉林 132021)
  摘 要:為消除離心泵軸封處的泄漏現(xiàn)象,通過更換潤滑劑以及對油封進行改造等方法加以解決,改善了設備環(huán)境狀況,實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
  關鍵詞:離心泵;軸承;潤滑;改造
  
在化工生產(chǎn)中,大量使用離心泵作為各種工藝介質(zhì)輸送的動力源。離心泵的維護成為化工裝置長周期穩(wěn)定生產(chǎn)的重要保證,而軸承的良好潤滑又是離心泵長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的重要保證?;ぱb置的離心泵軸承多數(shù)采用滾動軸承,在電機帶動下高速運轉(zhuǎn)因而產(chǎn)生大量熱量,良好的潤滑可將軸承的各個相對運動部件之間形成油膜,從而保護各個部件不發(fā)生接觸性摩擦,減少因磨擦造成的功耗,降低各部件的磨損,還可起到冷卻、防塵、防銹及吸振等作用。搞好設備潤滑是保證設備正常運轉(zhuǎn)、減少設備磨損、防止設備事故、降低動力消耗、延長修理周期和設備使用壽命的有效措施。
  目前化工裝置中的離心泵軸承潤滑主要采用潤滑油油浴潤滑的方式。這種方法使用簡單、維護便捷。通過旋轉(zhuǎn)的軸承部件或掛在軸上的帶油環(huán)帶起軸承箱內(nèi)的潤滑油,使其飛濺到軸承的各個部位實施充分的潤滑,Z后又落回到油箱中被再次帶起。這種方式要注意油量的控制,油量過少會造成軸承潤滑不充分而提前磨損失效;油量過多又會造成軸承溫度過高。一般以軸承箱內(nèi)潤滑油面高度略低于軸承Z下方滾動體的中心線為宜。在實際使用中發(fā)現(xiàn),由于軸承箱端蓋側(cè)的油封經(jīng)常出現(xiàn)潤滑油滲漏,這一方面對裝置現(xiàn)場的環(huán)境造成污染;另一方面若巡檢不及時,油封與軸之間的間隙因磨損增大造成潤滑油泄漏較多,當油位低于軸承Z下部的滾動體時,會導致軸承潤滑不良,致使軸承內(nèi)各相對運動部件之間無法形成油膜,軸承內(nèi)各部件相互接觸摩擦,產(chǎn)生的熱量不能迅速地帶走,軸承的滾動體、內(nèi)外圈等部件局部受熱膨脹、間隙縮小,軸承滾動體無法在軸承內(nèi)外圈之間進行相對運動,從而導致軸承抱死、燒毀,甚至造成泵軸等重要部件的嚴重損壞。
  
為解決潤滑油泄漏問題,采取了以下幾種措施和方法,經(jīng)多次實踐驗證,效果非常明顯。
  1 將軸承由油潤滑改為脂潤滑
  將易流動的潤滑油改為粘稠、不易流淌的潤滑脂,即可徹底解決離心泵潤滑油滲漏問題。將潤滑油改為潤滑脂,主要從滾動軸承的工作溫度、軸承負荷和工作轉(zhuǎn)速三方面進行考慮:
 ?。?)工作溫度。由于潤滑脂的粘度與溫度緊密相關,球軸承潤滑脂的黏度一般不應低于13mm2/s,滾子軸承潤滑脂的黏度一般不應低于20mm2/s。在選擇潤滑脂時,應重點考慮潤滑脂的滴點、針入度和低溫性能。一般軸承的工作溫度須低于潤滑脂滴點10~20℃。
  (2)軸承負荷。由于軸承的負荷越大,潤滑脂的黏度應越高,即選用針入度小的潤滑脂類型,以保證在接觸面間有效地形成潤滑油膜。隨著軸承負荷的遞減,潤滑脂的黏度也應隨之降低。
  (3)工作轉(zhuǎn)速。軸承的工作轉(zhuǎn)速越高,套圈、滾動體和保持架運動中引起的摩擦發(fā)熱越大,可用不同滾動軸承類型的速度指數(shù)dn值來判斷。d為滾動軸承內(nèi)徑和外徑的平均值,單位為mm;n為軸承每分鐘的轉(zhuǎn)速,單位為r/min。對深溝球軸承、調(diào)心球軸承和角接觸球軸承為160000;圓柱滾子軸承為120000;圓錐滾子軸承為100000;調(diào)心滾子軸承為80000;推力球軸承為40000[1]
  經(jīng)對現(xiàn)場穩(wěn)定運行的離心泵觀察發(fā)現(xiàn),由于泵內(nèi)介質(zhì)的熱量可沿泵軸傳遞到軸承,故軸承的工作溫度與泵內(nèi)所輸送工藝介質(zhì)的溫度有關;而
軸承運轉(zhuǎn)過程中也產(chǎn)生熱量,盡管這部分熱量大都會被潤滑油帶走,但經(jīng)實測軸承處的工作溫度一般要比介質(zhì)溫度高出15~20℃。另外還要考慮冬季、夏季的溫差影響,泵房內(nèi)冬季Z低約為10℃,而夏季可高達40℃以上。同時為確保改為潤滑脂后便于管理,應選用一種適用范圍廣的潤滑脂作為潤滑油的替代品?;谝陨峡紤],Z終選用3號通用鋰基脂作為潤滑油的替代品。
  3號通用鋰基脂理化特性:適用溫度范圍:-20-120℃;滴點不低于180℃;工作錐入度(1/10mm)為220-250。
  由此,假設改造后軸承工作溫度為120℃,考慮到介質(zhì)溫度和冬、夏季溫差,介質(zhì)溫度不能高于70℃;為穩(wěn)妥起見,對工藝介質(zhì)工作溫度低于70℃的離心泵進行潤滑劑的改造。Z后還要考慮工作轉(zhuǎn)速的情況,一般離心泵驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速為1490r/min或2900r/min,采用深溝球軸承、調(diào)心球軸承、角接觸球軸承和推力球軸承。根據(jù)速度指數(shù)dn值的限制,來確定軸承內(nèi)徑是否符合改造要求。
  具體改造措施:拆開軸承箱,將其中潤滑油排凈,用洗油將軸承箱內(nèi)各部件清洗干凈后,在軸承內(nèi)外套圈之間的滾動體和保持架表面涂抹上潤滑脂,要確保潤滑脂完全充滿。然后根據(jù)軸承的規(guī)格加工相應的軸承擋圈并固定在軸承面向軸承箱一側(cè)的軸上,其外徑略大于軸承外圈的內(nèi)徑,并在軸向上與軸承保持1-2mm的間隙,同軸承外側(cè)的軸承壓蓋一同形成充滿潤滑脂的潤滑室。自軸承箱項部軸承座的位置上開出一小孔作為潤滑脂補加孔。補加時,拆開軸承端蓋,邊盤車邊用干油槍自補加孔注入潤滑脂,直到潤滑脂自拆開的端蓋處擠出視為加滿。安裝好軸承端蓋,將軸承箱上部的加油孔、底部的排油口絲堵拆除。在日常運轉(zhuǎn)過程中,若軸承損壞造成磨損加劇或潤滑脂變質(zhì),會導致軸承潤滑環(huán)境變差,溫升較高,致使?jié)櫥軣嶙缘撞颗庞涂诹魈食鰜?。日常巡檢時發(fā)現(xiàn)底部排油口有油脂流出,或用紅外測溫儀檢測軸承座處溫度超過70℃時,則需要馬上停泵拆檢軸承端蓋,檢查油脂是否不足或出現(xiàn)軸承損壞的情況。
  改造實例:磁力泵型號為CMZA40-250A,該泵工藝介質(zhì)溫度為常溫,軸承箱處溫度經(jīng)實測不超過45℃,泵轉(zhuǎn)速為1450r/min,其外磁軸承潤滑原采用46#透平油,通過掛在軸承定位環(huán)上的兩個帶油環(huán)將軸承箱中潤滑油帶起飛濺到兩套6306軸
承上進行潤滑(見圖1)。經(jīng)計算,其dn值約為60000遠低于所要求的160000,故可采用潤滑脂潤滑。根據(jù)圖1中的結構,在前后兩套軸承之間有一定位套,沿軸向固定在兩套軸承的內(nèi)圈內(nèi),同時該套還掛有兩件帶油環(huán)。改造后,去除帶油環(huán),在定位套上增加兩個檔油圈。檔油圈內(nèi)徑略大于定位套外徑,其外徑略大于軸承外圈的內(nèi)邊緣直徑,并通過緊固螺釘固定在定位套上,與軸承保持1-2mm的軸向間隙。加滿3號通用鋰基脂后進行運轉(zhuǎn),軸承處的振動值和表面溫度與采用潤滑油潤滑時沒有明顯區(qū)別。
  2 改造離心泵的油封形式
  對于不宜改為潤滑脂潤滑的離心泵,可從其他方面考慮進行改造。若要保證離心泵長周期運轉(zhuǎn),首先要確保油封無泄漏。一般離心泵采用的油封主要為毛氈密封、迷宮密封、唇形骨架油封。老式的毛氈密封由于滲漏潤滑油非常嚴重,許多化工裝置中早已不使用。而傳統(tǒng)的迷宮密封由于與軸存在徑向間隙,使得軸承箱與外界環(huán)境相通,導致外界環(huán)境中的粉塵和水汽會進入軸承箱內(nèi)污染軸承和潤滑油,甚至停泵時軸承箱內(nèi)過多的潤滑油可沿軸與軸封間的空隙泄漏到外界環(huán)境中,造成污染。而骨架油封由于其外徑與軸承端蓋的油封座有一定的過盈量,故可固定在端蓋上,而內(nèi)側(cè)的密封唇口因靠彈簧的緊固使其內(nèi)徑略小于軸外徑,故可緊箍在軸上,確保在泵運轉(zhuǎn)過程中阻止?jié)櫥蜐B漏,目前在一般離心泵中應用較為廣泛。但骨架油封也存在一些問題。一般經(jīng)過一段時間(約4-6個月)的運轉(zhuǎn),油封內(nèi)側(cè)的密封唇發(fā)生磨損,導致與軸之間出現(xiàn)間隙,仍會出現(xiàn)泄漏情況。當更換油封時,需將泵全部
解體,增加了工人勞動強度,又容易在解體檢修中造成葉輪、軸承等部件不必要的損壞;若不更換油封,潤滑油泄漏,不利于密封,直接影響軸承壽命,甚至對泵軸等主要部件造成不必要的損壞。
  采用潤滑油對軸承進行潤滑的離心泵,只要油封能夠長周期無泄漏運轉(zhuǎn),即可確保軸承的良好潤滑和長期運轉(zhuǎn)。對此,經(jīng)過對近幾年使用的新型油封的考察:非接觸磁力油封能夠保證連續(xù)長周期運行無泄漏,其壽命基本與軸承的壽命相當;適用于振動量特別是竄動量不大的連續(xù)運轉(zhuǎn)設備,價格較高,故將磁力油封用于生產(chǎn)能力大、精度高的關鍵機泵,在一般離心泵上并非是經(jīng)濟可行的選擇方案。另一種新型的剖分式唇形骨架油封較適合一般離心泵。其與普通的唇形骨架油封相比,只是在油封環(huán)上開出一個約45°的斜口,將原來封閉的環(huán)形彈簧改為一根可通過兩端掛鉤連成一個封閉環(huán)的彈簧體。實際使用時,將油封的斜口錯開套到軸上,在斜口處涂抹密封膠將其粘成一個封閉的環(huán)形(注意將斜口位置放在上部),將彈簧通過掛鉤連成環(huán)形放入唇型
骨架油封內(nèi)側(cè)的槽內(nèi),將密封唇口緊密地固定在軸上,Z后沿軸向?qū)⒂头鈮喝胼S承端蓋的油封座內(nèi),可與普通骨架油封一樣起到封油的作用。盡管該油封運行壽命與普通油封一樣,只有4-6個月,但其拆檢更換方便,不必對泵進行解體。只需進行停泵,排凈軸承箱內(nèi)的潤滑油后,一名普通的鉗工只用10分鐘即可完成這種剖分油封的更換工作,大大降低了維修的強度,減少了因設備頻繁拆檢對各個部件的損傷。
  3 小結
  在長期的維修維護實踐中,對離心泵進行了一些簡單而實用的改進,確保了現(xiàn)場各類離心泵軸承潤滑充分,保證了設備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn),減少了現(xiàn)場的跑冒滴漏,實現(xiàn)了節(jié)約資源,保護環(huán)境。
  參考文獻
  【1】董建民,黃紅梅.滾動軸承的潤滑方式[J].今日科苑,2009,(14):68-69.
來源:《石油和化工設備》2011年第14卷