凝結水泵無法盤車故障分析與處理

孫超　溫青云

【摘 要】某核電站凝結水系統的3臺凝結水泵在安裝階段出現泵軸無法盤車缺陷。通過長達三個月的分析處理，目前3臺凝泵運行正常。本文主要結合凝結水泵的結構和裝配，以及水潤滑軸承特點進行分析研究，明確導致凝結水泵無法盤車的根本原因，并為今后同類型水潤滑軸承立式泵盤車故障處理提供參考。

【關鍵詞】凝結水泵；無法盤車；結構；裝配；水潤滑軸承

0 前言

某核電3臺凝結水泵由上海凱士比泵有限公司提供，型號為NLT400-500×2S，為立式長軸離心泵，共兩級葉輪，首級葉輪為雙吸式結構。泵軸由三段短軸通過套筒連接而成，總長約10m。泵體軸承采用推力軸承+導軸承的形式。推力軸承為軸瓦式滑動軸承，位于泵體上方；導軸承為水潤滑軸承，均勻分布在泵軸上，是一種高分子材料：AC-3[1]。

凝結水泵出廠前，已經在廠內做過性能試驗（由于廠內試驗臺長度限制，試驗時并未安裝中間軸），所有數據良好，性能試驗完成后進行中間軸的裝配。2013年初，3臺凝結水泵作為整機由上海運輸海核現場工程公司倉庫。同年8月，3臺凝結水泵分別裝入對應的凝結水泵坑內。

2014年2月，安裝單位人員對3臺凝結水泵進行盤車對中，發現泵軸根本無法盤動，其中一臺進行解體檢修。經過三個月的分析處理，目前凝結水泵正常盤車，并且運行期間，軸承溫度和振動均在合格范圍內，運行情況良好。

1 原因分析

凝結水泵1CEX003PO在現場進行解體檢修，整個處理過程及數據測量由維修處機械隊全程參與，且3臺凝結水泵無法盤車的故障具有共性，因此以1CEX003PO進行原因分析。

1.1 直接原因

凝結水泵1CEX003PO全面解體后，對各零部件配合間隙進行測量，按廠家EOMM技術手冊要求，導軸承處均為間隙配合，但是中間3處導軸承，1級為過渡配合，2級和3級為過盈配合，均不滿足要求。

對過盈配合的中間2處導軸承（第2級和第3級）進行詳細測量，并領取新導軸承進行橫向對比，發現這兩處導軸承嚴重變形。由此可以看出，導致泵無法盤車的直接原因是中間軸承架2處水潤滑導軸承（第2級和第3級）變形，配合尺寸由間隙配合變為過盈配合，將軸抱死。

1.2 間接原因

凝結水泵出廠運輸至現場后，長達一年的時間都未進行定期的盤車檢查，同時長時間浸泡在污水中（安裝階段初期污水流入筒體），導致導軸承變形的問題沒能及時發現，給后續分析造成干擾。綜合凝結水泵現場檢修記錄數據，以及日常維護保養情況，歸納出導致部分導軸承變形的可能因素如下：

1）凝結水泵在進行出廠性能試驗時，由于工廠試驗臺位限制，只裝配了首級接管和第1級導軸承，因此1級中間導軸承在進行氣蝕和性能試驗后與轉子間存在一定的磨損量，而2級和3級中間導軸承是試驗結束后，直接隨中間軸回裝本體，未進行過廠內試驗。

2）從泵軸解體時的裝配狀態來看，凝結水泵一年時間均未進行定期盤車，不能完全排除轉子因長期放置或意外造成的轉子跳動超標而局部卡死的可能。

3）從現場測量數據來看，導軸承與軸套的間隙并不均勻。翻查資料，中間軸承架內徑尺寸為135H7，水潤為軸承尺寸為135s6，兩者為過盈配合，過盈量最小為0.52mm。

廠家內部采用液壓壓裝的方法進行裝配（現場曾經嘗試用冷壓法進行裝配，但此軸承材料為高分子合成纖維，低溫冷卻容易脆裂，冷壓法導致新導軸承損壞無法使用）。從現場測量數據來看，導軸承變形量大，如果暫時不考慮軸承材料吸水膨脹量，可以初步認為廠家的裝配方式對軸承的變形是存在一定的影響。

4）凝結水泵導軸承抱死是否是由于AC-3這種材質水漲變形導致的。廠家設計人員回文明確AC-3材質在靜水中吸水膨脹系數很?。ㄔO計水質為純凈/凝結水），一般在0.3%左右。在正常運行時，轉子和導軸承是不會發生卡澀的。同時，KSB提供超過1500臺NLT凝結水泵的運行業績和經驗及紅沿河、寧德核電項目的商運業績，在理論和實際運行中均不存在任何咬合的可能。

為了驗證AC-3材料的吸水脹性，我們將新領取的水潤滑軸承侵泡在純凈水中，侵泡前記錄下內徑尺寸為117.81mm。侵泡1個月后，重新測量內徑尺寸，依舊為117.80mm，幾乎未發生變化。因此，初步可以認定AC-3材質對純凈水的吸水膨脹很小。

2 水潤滑軸承特點

傳統觀點將潤滑狀態分為： 流體動壓潤滑、流體靜壓潤滑、彈性流體動壓潤滑、邊界潤滑、干摩擦5 種。由于水的黏度很低， 僅為油的1/100～1/20 ，低黏度的潤滑劑具有摩擦阻力小， 摩擦因數低等優點，但水膜的承載能力要比油膜低的多， 很難形成流體動壓潤滑，一般認為只有在高速、低載的適宜條件下才能形成流體潤滑，但在啟動和停機過程中，運行速度有所變化時，往往會使軸承處于邊界潤滑和干摩擦狀態。因此，對水潤滑軸承要求其能在邊界潤滑和干摩擦條件下安全運行，并具有低摩擦因數。

水潤滑軸承的優越性主要表現在：a）購買和使用成本低；b）不造成環境污染；c）易維護保養。

水潤滑軸承的缺點：a）由于水的沸點低，所以水潤滑軸承不能應用于高溫環境中；b）水尤其是海水的銹蝕作用較強， 純水的導電性比普通潤滑油高數億倍以上，能引起絕大多數金屬材料的電化學腐蝕和高分子材料的老化；c）水的汽化壓力高，水潤滑系統中很容易產生氣蝕，使材料受到侵蝕[2]。

3 總結與推廣

此次凝泵無法盤車故障，值得我們深刻檢討，也為今后維護檢修以及遇到相同問題提供參考：

1）凝結水泵在安裝調試期間的維護保養需重視，水泵若長期存放在污水環境，同時未進行定期盤車，會出現局部沾粘、軸承疲勞點蝕等故障，嚴重時甚至導致泵軸彎曲；

2）裝配工藝數據需完善。廠家人員不僅需要提供零部件制造尺寸，也需要提供裝配尺寸。此次導軸承的壓裝，廠家提供人員沒有提供壓緊力計算公式，以及裝配前后軸承的變形量，不利于故障的分析；

3）水潤滑軸承材料選擇。目前水潤滑軸承材料的選擇均還在理論上研究各種類型材質高、低摩擦副水潤滑理論和磨損機理以及在邊界潤滑和干摩擦下的摩擦學機理，以便找出減少摩擦的方法和提高水潤滑摩擦副承載能力。

雖然導軸承有如此多的優點，但是采用液壓壓裝的裝配方式確實有待驗證，后續檢修過程中，需要維修人員對軸承與軸承架的裝配情況進行記錄、試驗，如發現原有的裝配方式不適合，要進行技改，例如改變原有的壓裝工藝或采用其他結構導軸承支架進行替代。

【參考文獻】

[1]上海凱士比泵有限公司.凝結水泵設備安裝及維護說明書[S].2011-10-21，B版.

[2]張霞，王新榮，牛國玲，等.水潤滑軸承的研究現狀與發展趨勢[J]. 裝備制造技術，2008（1）：101-102.

[責任編輯：田吉捷]