淺析核電用泵軸承室漏油的原因及改造優(yōu)化措施 - 副本

情況介紹泵軸承箱體漏油為泵設(shè)備最為常見的故障之一，個別泵組在出廠試驗、現(xiàn)場安裝調(diào)試期間由于設(shè)備間斷運行或連續(xù)運行時間較短，未發(fā)現(xiàn)漏油情況，而在設(shè)備正式投入運轉(zhuǎn)半個月以上后在軸承壓蓋外邊緣下端或軸承箱體外表面出現(xiàn)潤滑油，如圖1所示。圖1潤滑油泄漏原因分析泵軸承潤滑的方式有浸油潤滑、甩油環(huán)潤滑和強制潤滑，單級、臥式、懸臂式離心泵多采用浸油潤滑，臥式、兩端支撐泵多采用甩油環(huán)潤滑，高速泵（轉(zhuǎn)速＞3000r/min）采用強制潤滑，浸油潤滑和甩油環(huán)潤滑在核電用泵中最為常見，浸油潤滑和甩油環(huán)潤滑典型結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。圖2浸油潤滑圖3甩油環(huán)潤滑漏油的原因有很多種，常見的有油位過高、油封失效以及軸承油室內(nèi)外存在壓力差等，詳細分析如下。油位過高油位過高導(dǎo)致漏油一般發(fā)生在浸油潤滑軸承結(jié)構(gòu)中，對于浸油潤滑，其潤滑原理是通過軸承中的滾珠把油帶到軸承的其他部位，然后潤滑油再流回到軸承室中；設(shè)計油位的高度在軸承最下部滾珠的中心稍低的位置，由于油杯孔位置加工、油杯制造及泵組安裝等偏差影響，部分泵組安裝后出現(xiàn)油位過高，油位距離油封較近，從而導(dǎo)致漏油，這類問題在軸承規(guī)格較小的泵組漏油中比較常見。油封失效常見的油封結(jié)構(gòu)有防塵盤、骨架油封、機械油封等；防塵盤是利用許多節(jié)流間隙與膨脹空腔組成的通道，多次節(jié)流減壓達到封油的目的，但一旦防塵盤與靜止件間隙增大，封油效果將大大降低，出現(xiàn)漏油，防塵盤結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4防塵盤結(jié)構(gòu)骨架油封是通過自緊彈簧的收縮力對軸產(chǎn)生一定的徑向抱緊力，遮斷泄漏間隙達到封油的目的，但密封圈易受熱老化、磨損而出現(xiàn)漏油。機械油封是一種采用動靜環(huán)配合O型圈機械式動密封，浮動O型圈在泵停機時也具有密封效果，加工精度高、油封效果好，但安裝過程中O型圈劃傷損壞或軸承室內(nèi)壓力較大時，會出現(xiàn)漏油的情況，機械油封結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5機械油封油室存在壓力差泵運轉(zhuǎn)過程中，軸承產(chǎn)生的熱量傳遞給潤滑油使?jié)櫥蜏囟壬?，潤滑油溫度升高后體積變大，黏度降低，并且部分潤滑油由液態(tài)變成氣態(tài)，因此在軸承壓蓋與滾動軸承之間腔體處出現(xiàn)油氣混合現(xiàn)象；軸承室溫度升高使軸承室內(nèi)部壓力略微大于大氣壓力，若該壓力差如不能及時消除，在壓力差的作用下會導(dǎo)致油氣通過油封逸出，油氣遇空氣冷凝，逐步產(chǎn)生油滴，在軸承壓蓋處聚集形成漏油。改進措施降低油位設(shè)計時在保證軸承安全使用壽命的前提下盡量降低潤滑油油位，泵設(shè)備在現(xiàn)場安裝后因潤滑油油位過高導(dǎo)致漏油可采用下述方法降低油位：①加工油杯座端面降低油杯相對油杯座的位置。②檢查軸承箱體上油杯安裝孔加工是否傾斜，若油杯安裝孔加工傾斜導(dǎo)致油杯座橫支管上翹，則可在不改變孔位置的情況下，使油杯座橫支管下彎，保持其水平。③軸承箱體尺寸允許時，更換位置重新加工油杯安裝孔。上述方案①和②由于油杯結(jié)構(gòu)的原因，只能進行微調(diào)，降低的油位較有限。優(yōu)化油封結(jié)構(gòu)①改進優(yōu)化防塵盤結(jié)構(gòu)方案有兩種。方案一：將油室內(nèi)防塵盤靜環(huán)端面前伸，使防塵盤靜環(huán)比動環(huán)長，被甩油環(huán)帶起飛濺的潤滑油不易落在防塵盤動環(huán)上，避免防塵盤動環(huán)上存油泄漏，如圖6所示；方案二：在保證運轉(zhuǎn)安全的前提下，盡量減小防塵盤動環(huán)與靜環(huán)間徑向間隙（如圖6中的E值）E，提高防塵盤節(jié)流減壓的效果。圖6優(yōu)化防塵盤②更換油封結(jié)構(gòu)，將防塵盤、骨架油封結(jié)構(gòu)升級改造為機械油封。消除油室壓力差當(dāng)軸承壓蓋與滾動軸承間的腔體處與大氣壓存在壓差時會出現(xiàn)漏油，而軸承運轉(zhuǎn)時潤滑油在軸承間隙處形成液膜，軸承壓蓋與滾動軸承間的腔體處的壓力不能通過軸承室放氣塞釋放，因此為消除該腔體處的壓差，改造優(yōu)化方案如下：①軸承壓蓋與軸承之間的腔體與軸承室內(nèi)部設(shè)置平衡孔，通過軸承室的放氣塞與大氣連通，消除軸承壓蓋與滾動軸承腔體處壓差，防止?jié)櫥托孤?，如圖7所示。圖7軸承室平衡孔②軸承壓蓋上增加通氣管，連通大氣，如圖8所示。圖8軸承壓蓋通氣管動力密封根據(jù)離心泵背葉片平衡軸向的工作原理及背葉片有能夠防止雜質(zhì)進入軸封的功能，在軸承室內(nèi)部泵軸上采用熱裝或螺釘緊固的方式安裝擋油盤，調(diào)整擋油盤與軸承室的軸向間隙，使其間隙控制在1～2mm（擋油盤與軸承室不摩擦的情況下，盡量減小二者間隙），如圖9所示。圖9軸承室擋油盤結(jié)構(gòu)泵軸旋轉(zhuǎn)帶動擋油盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動過程中擋油盤通過對空氣摩1-軸承室2-防塵盤靜環(huán)3-防塵盤動環(huán)4-軸5-O形圈圖6優(yōu)化防塵盤擦做功，使擋油盤附近空氣產(chǎn)生一個微弱的離心力，在離心力的作用下，擋油盤邊緣處壓力高于根部的壓力，在壓差的作用下，外部空氣會向軸承箱體內(nèi)部微弱的流動，以此來阻擋軸承箱體內(nèi)油霧向軸承箱體外逸出，達到消除漏油問題的目的。結(jié)論上述改進措施均可用于解決核電用泵的軸承室漏油情況，在實際應(yīng)用中需根據(jù)軸承部件結(jié)構(gòu)、尺寸及現(xiàn)場具體情況確定合適的解決處理方案，也可幾種方案一起配合使用，使軸承室的封油效果達到最佳。本文主要針對核電現(xiàn)場已運行泵組的漏油問題提出改造優(yōu)化方案，在泵軸承油封結(jié)構(gòu)設(shè)計時除參考上述方案外，還應(yīng)注意以下幾點：①兼顧成本的同時合理選擇適用的油封結(jié)構(gòu)。②保證軸承使用安全的前提下盡量降低軸承室潤滑油油位。③若選擇防塵盤迷宮油封時，保證轉(zhuǎn)動件（防塵