首页 » 轴承知识

磁力泵应用与轴承故障处理

2013-10-08

胡小青
（中石化巴陵分公司尿素部，湖南岳阳 414003）
　　摘　要：尿素装置的吸收塔循环泵因环保问题改用国产CQB型磁力泵后，达到了完全无泄漏，满足了环保要求，但其轴承使用寿命短，并由此引发其他内件损坏，导致该泵运行周期短，备件更换频繁。对轴承容易损坏的原因进行分析，在轴承选材及安装尺寸上做了一些调整，改进后的轴承使用寿命在一年左右，保证了设备的长周期运行。
　　关键词：磁力泵；应用；轴承；故障；处理
　　尿素装置低压循环系统吸收塔为了保证有足够的吸收液，采用离心泵将吸收塔出口0.28MPa氨水抽出一部分返送至吸收塔作为吸收液循环使用，离心泵型号为HCA12.5-8/5单级，轴封形式为填料密封，该泵基本上能满足工艺要求，运行周期较长。但轴封始终泄漏严重，大量的氨水介质泄漏不仅浪费能源，也成了装置备受关注的环保难点。为了解决泄漏问题，2001年2月对循环泵实施改造，取消原有离心泵，改用无泄漏的磁力泵。
　　磁力泵的应用消除了原有的介质连续泄漏现象，但运行周期短，内件故障频繁，对正常生产带来严重的威胁。对拆换下来的内件与磁力泵本身的内件结构反复对比分析，确定为轴承取材等方面存在不当之处，对磁力泵相关部位进行合理的改进，使磁力泵的运行状况大为改观。
　　1　磁力泵的应用情况
　　根据生产工艺条件及输送物料介质的特性，选用的国产磁力泵型号为CQB80-65-125，性能参数为流量0.014m3/s，泵扬程80m，汽蚀余量4.0m，泵转速2900r/min，电机功率7500W，泵效率54％。
　　COB磁力泵主要由电机、磁力偶合器和耐腐蚀离心泵组成。当电机带动磁力偶合器的外磁钢旋转时，磁力线穿过间隙与隔离套作用于装在泵轴上的内磁钢，使转子与电机同步旋转，无机械接触传递扭矩在泵轴的输入端，由于液体被封闭在静止的隔离套内，没有动密封而达到完全无泄漏。
　　正是由于具有完全无泄漏的优点，成功地解决了流体输送中的跑冒滴漏问题，成为环保工程中十分重要的产品，越来越受到石油化工等易出现环保问题行业的重视，也是进行低压循环系统吸收塔改造选型的主要理由。
　　磁力泵投用后，消除了氨水泄漏问题，并且具有运行时振动小、噪音低，轴承靠介质液自身进行润滑，无须加润滑油等一些优点。但运行一个多月后即出现噪音加大，泵出力减小现象。拆检发现径向与轴向轴承均发生磨损，尤其推力轴承石墨部分严重损坏，仅残存一小部分，轴承体及叶轮口环等内件磨损严重，不得不进行更换处理。接下来的机泵运行过程中此类现象连续发生，平均时间12个月不等。
　　2　轴承故障原因分析
　　磁力泵轴承系分径向滑动轴承和止推滑动轴承两类，分别起着支持转子旋转运动和限制轴向运动的作用，同时减少运动摩擦。如图1所示。
　　滑动轴承为硬质石墨套，套装在磁力泵轴承体的两端。止推滑动轴承为配对的相对两部分，一部分套装在叶轮上或内磁钢体上，材质为硬质合金，另一部分与滑动轴承连在一体，安装滑动轴承即随之贴在轴承体的外端。轴承的润滑依靠石墨良好的自润滑性能，同时在轴承体处开有液流孔，将高压介质液体引入内磁钢体与隔离罩之间，以降低由磁涡流及磁滞损失引起的内磁钢体的温升，然后液体经泵轴中心孔，一部分冷却和润滑轴承，还有一部分回到叶轮入口，起到循环冷却和润滑作用。磁力泵的轴向力通过在叶轮上钻平衡孔、在叶轮前后设置密封环及在轴承体处开有液流孔、将高压液体引入内磁钢体与隔离罩之间使转子在液力作用下自动平衡。
　　磁力泵的轴承系润滑原理及转子轴向力平衡原理给磁力泵提供了较完善的理论基础，因此泵运行初期一般能达到平稳、噪音小、完全无泄漏的良好状态。但随着运行时间的推进，止推轴承的缺陷在液体液力的不断作用下显现出来。
　　1）液体自动调节并不能使转子在轴向上承受的推力达到的平衡。这是由于受到液力作用的转子两边在结构上不完全对称所决定的。由此在任何状态下，转子都将受到指向某个方向的总推力，此方向上的止推轴承两部分压紧，并相对滑动摩擦。
　　2）在某些情况下，转子总轴向力增大或者换向导致止推轴承负载增加：① 泵运行工况波动大而导致的。在实际运行中如果运行参数（入口压力、出口压力）波动大，破坏磁力泵转子的液力平衡，使滑动轴承承受较大的径向力和轴向力；②工艺倒泵所致。工艺吸收塔循环泵设置2台，一开一备。工艺上为了验证备用泵是否完好，保证备用泵能随时启用，通常半个月进行一次倒泵（即开、备机泵轮流开与停），而磁力泵的每一次开启或停止，叶轮两边液体介质的压力都有一次短时间内高低调换过程，造成推力短时间内反向切换，此时承受推力的推力轴承受到冲撞。
　　3）由于磁力泵实际运行时轴向力的这些特性，要求止推轴承不仅有良好的耐磨性、硬度等，同时必须具有较高的抗压强度、韧性、耐挤压、耐机械冲击能力。而硬质石墨的抗压强度和韧性较差，由此在磁力泵运行时易破损、破裂，破片被介质液带走，在液体的涡流作用下，转子轴向窜动位移加大，径向振动加剧，径向石墨轴承受轴的挤压、冲击破损。同时内磁钢体、轴承体及叶轮密封环等磁力泵内件之间相互摩擦损坏，噪音增强，泵出力减少，直至无法运行。
　　3　处理措施与效果
　　1）选用合适的轴承材料。轴承部位所有摩擦副均采用优质碳化硅。优质碳化硅纯度很高，碳化硅含量大于99％，耐氨水腐蚀，具有较高的强度、弹性、韧性及耐磨性，使轴承的抗挤压、冲击能力大为提高，使用寿命是其他滑动轴承（如石墨）的10倍以上。
　　2）安装转子时选用合适的止推轴承间隙。通过将转子试装在轴承体上，并把转子推向一边，可测得原有磁力泵的止推轴承两部分间的Z大间隙（即止推轴承正常时转子所能产生的Z大轴向窜动量）在0.13～0.15mm之间，将其调整为0.3～0.5mm。这个间隙范围有利于隙间液膜的形成，减少止推轴承两部分摩擦副间摩擦，同时降低遭受冲撞时的冲击力度。
　　3）工艺上优化操作，尽量减少或避免工况大幅度波动；将倒泵周期延长至2个月，尽量减少频繁倒泵对磁力泵带来的不良影响。
　　4）改进后的磁力泵在运行时关注了工艺操作，表现出磁力泵固有的特点，同时具有良好的运转性能，在相当长的时间内免维护，运行可靠，检修周期达到一年左右，保证了设备的较长周期运行。
　　4　结论
　　1）CQB80-65-125磁力泵的轴承故障原因在于选材不当等，可以通过妥善选材来解决。同时由于磁力泵的特点使其在很多方面又与传统离心泵不同，所以要在工艺、安装、操作等方面汲取经验采取一些措施和途径，才能保证其更长周期、可靠、平稳运行。
　　2）磁力泵具有振动小、噪音低、安全、高效、节能特性，适用于输送有腐蚀性的、有毒的、易燃的、易爆的、昂贵的或易汽化的液体等。除此之外，由于具有完全无泄漏的优点，成功地解决了流体输送中的跑冒滴漏问题，已成为环保工程中不可替代的产品，非常适宜于工作介质或产品成分复杂、装置运行历史长久、设备老化严重，亟需更新的石油化工等建厂时间长的老企业在改造更新时选用，以改变小机泵环保技术落后的现状。
来源：《大氮肥》第28卷第1期
Copyright  ©  2024  杭州竞舟轴承有限公司     浙ICP备2024110352号-1    技术支持：佰联轴承网