甲醇贫液泵中间轴承改进的尝试
发布时间：2014-07-08王清波
（河南龙宇煤化工有限公司，河南永城 476600）
（河南龙宇煤化工有限公司，河南永城 476600）
0 引言
河南龙宇煤化工项目中引进了大量的进口设备和先进技术，尤以荷兰的壳牌煤气化技术和气化炉为Z。由于河南龙宇煤化工公司的甲醇装置的净化和合成工序与上海焦化有限公司的基本相同，所以公司在建设初期安排技术人员去上海焦化有限公司实习。
上海焦化有限公司“三联供”工程是市府20世纪90年代的重大工程之一，工程中引进了大量的先进设备和先进技术，甲醇工区的甲醇贫液泵（P-104）就是其中的进口设备之一。该泵在使用中多次发生中间轴承“咬死”，用常规方法检修多次，问题还是反复出现。加上进口设备的零部件交货周期长，价格又贵，每次检修均要耗费5~10万元（修理了4次，耗资几十万元），而P-104泵又在生产中起着非常关键的作用。如此重要的设备频繁发生故障，给企业生产带来了很大的不稳定因素。所以对P-104泵的部分零部件进行国产化改进迫在眉捷。本文就P-104泵中间轴承出现的故障进行分析，探讨对进口设备的改进尝试。
1 设备结构及主要技术参数
P-104甲醇贫液泵在甲醇净化装置中用于输送脱除杂质（H2S、CO2等）的甲醇贫液，共有2台，其结构如图1。
河南龙宇煤化工项目中引进了大量的进口设备和先进技术，尤以荷兰的壳牌煤气化技术和气化炉为Z。由于河南龙宇煤化工公司的甲醇装置的净化和合成工序与上海焦化有限公司的基本相同，所以公司在建设初期安排技术人员去上海焦化有限公司实习。
上海焦化有限公司“三联供”工程是市府20世纪90年代的重大工程之一，工程中引进了大量的先进设备和先进技术，甲醇工区的甲醇贫液泵（P-104）就是其中的进口设备之一。该泵在使用中多次发生中间轴承“咬死”，用常规方法检修多次，问题还是反复出现。加上进口设备的零部件交货周期长，价格又贵，每次检修均要耗费5~10万元（修理了4次，耗资几十万元），而P-104泵又在生产中起着非常关键的作用。如此重要的设备频繁发生故障，给企业生产带来了很大的不稳定因素。所以对P-104泵的部分零部件进行国产化改进迫在眉捷。本文就P-104泵中间轴承出现的故障进行分析，探讨对进口设备的改进尝试。
1 设备结构及主要技术参数
P-104甲醇贫液泵在甲醇净化装置中用于输送脱除杂质（H2S、CO2等）的甲醇贫液，共有2台，其结构如图1。
P-104泵采用水平剖分式结构，共7级叶轮，第1级为双吸叶轮，2~7级为单吸叶轮，其中2~4级与5~7级叶轮的安装方向相反，目的是平衡轴向力。在4级与5级之间设置了中间轴承支承。
P-104甲醇贫液泵属于典型的绕性轴多级离心泵，型号为UYD11-7st，额定流量273m3/h，扬程610m，轴功率520kW，转速2988r/min，介质温度42.6℃，泵入口压力0.66MPa，出口压力4.67MPa。
2 基本特点
2.1 泵轴从图1可知，两侧的滚珠轴承及滚珠止推轴承与中心轴承组成了泵转子的支承点和轴向固定点，这一结构使得泵的一阶临界转速远高于工作转速。这样，原来总体细长的柔性泵轴就变成了相对刚性的轴。
2.2 中间轴承
（1）中间轴承由3部分组成：安装于轴上的轴承轴套，与泵壳定位安装的中心轴承以及与中心轴承热套安装并与轴承轴套配合的轴承套筒。
（2）由于该轴承安装于泵体内部，没有外加的冷却与润滑，故泵的工作介质既是中间轴承的润滑液又是中间轴承的冷却液。因此，轴承材料的选择就十分重要，原进口泵的轴承套筒内部材料采用堆焊斯钛莱硬质合金（其硬度约为35HRC），而轴承轴套材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢（其硬度约为150HB），两者的硬度相差较大，理论是一对理想的摩擦副。
3 中间轴承故障原因分析
P-104泵故障主要发生在开停车阶段。出现故障后，后盘车往往能听到异声，严重时因轴套与中间轴承“咬死”根本就盘不动。曾经发生开车后不久泵轴断裂的事故（解体后发现中间轴承等部件咬死烧结，损坏严重）。原因之一是由于该泵采用的是绕性轴，当泵在输送液体过程中，遇到流量波动较大等因素时，会由于泵轴刚度不够而产生径向振动，特别是开停车流量变化较大时，造成轴承轴套和轴承套筒摩擦发热以致“咬死”；原因之二是由于液体中含有细微的煤粉颗粒（德士古煤气中带来）等杂物进入到轴承摩擦副中，引起轴承卡死，使转子的一阶临界转速迅速下降，达到共振点，引起剧烈振动，导致中间轴承“咬死”。
4 解决方法
改进轴承结构。改进前的轴承结构如图2，改进后的轴承结构如图3。
P-104甲醇贫液泵属于典型的绕性轴多级离心泵，型号为UYD11-7st，额定流量273m3/h，扬程610m，轴功率520kW，转速2988r/min，介质温度42.6℃，泵入口压力0.66MPa，出口压力4.67MPa。
2 基本特点
2.1 泵轴从图1可知，两侧的滚珠轴承及滚珠止推轴承与中心轴承组成了泵转子的支承点和轴向固定点，这一结构使得泵的一阶临界转速远高于工作转速。这样，原来总体细长的柔性泵轴就变成了相对刚性的轴。
2.2 中间轴承
（1）中间轴承由3部分组成：安装于轴上的轴承轴套，与泵壳定位安装的中心轴承以及与中心轴承热套安装并与轴承轴套配合的轴承套筒。
（2）由于该轴承安装于泵体内部，没有外加的冷却与润滑，故泵的工作介质既是中间轴承的润滑液又是中间轴承的冷却液。因此，轴承材料的选择就十分重要，原进口泵的轴承套筒内部材料采用堆焊斯钛莱硬质合金（其硬度约为35HRC），而轴承轴套材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢（其硬度约为150HB），两者的硬度相差较大，理论是一对理想的摩擦副。
3 中间轴承故障原因分析
P-104泵故障主要发生在开停车阶段。出现故障后，后盘车往往能听到异声，严重时因轴套与中间轴承“咬死”根本就盘不动。曾经发生开车后不久泵轴断裂的事故（解体后发现中间轴承等部件咬死烧结，损坏严重）。原因之一是由于该泵采用的是绕性轴，当泵在输送液体过程中，遇到流量波动较大等因素时，会由于泵轴刚度不够而产生径向振动，特别是开停车流量变化较大时，造成轴承轴套和轴承套筒摩擦发热以致“咬死”；原因之二是由于液体中含有细微的煤粉颗粒（德士古煤气中带来）等杂物进入到轴承摩擦副中，引起轴承卡死，使转子的一阶临界转速迅速下降，达到共振点，引起剧烈振动，导致中间轴承“咬死”。
4 解决方法
改进轴承结构。改进前的轴承结构如图2，改进后的轴承结构如图3。
查阅原始资料知，进口中间轴承元件摩擦副材料采用斯钛莱硬质合金与1Cr18Ni9Ti相配合。国产化过程中选用同类材料进行试验，但每次运行几乎都发生“咬死”现象（轴承摩擦副间隙亦经过多次调整，但也无济于事），按照常规方法检修均无法修复。怎么办?换一个思路，从摩擦副材料入手，采用金属与非金属作为一对摩擦副，从理论上说应该不会因轴振动发热出现咬死。实践证明此方法切实可行。具体措施是：轴承套筒内圈材料不变，仍为斯钛莱合金，在轴承轴套上烧结一层耐磨四氟（如图3网状部分所示），利用四氟材料良好的自润滑性能，达到摩擦副不产生咬死的目的。改进后中间轴承使用至今，虽几经开停车，却从未发生过咬死现象。
5 进口设备国产化改进工作的一点启示
在整个设备改进工作过程中笔者深深体会到进口设备也不一定完美无缺，要想对进口设备国产化改造，一定要将其设备的各方面技术条件吃透，只有深刻领会，才能“革命”成功，否则会出现新的故障，甚至造成更严重的损坏。因此，在选用国产化材料时，必须十分慎重，要详细分析各种不利因素，Z终实现国产化改造工作的胜利。
进口设备国产化改造工作对企业具有重大的现实意义，它不仅可以为企业省下大量外汇，使企业生产长周期稳定运行得到更可靠的保证，而且可以通过对进口设备的掌握、消化、吸收，提高企业的设备管理水平与技术水平。当然，在进口设备的国产化改造工作中，确实存在一些棘手的技术与制造方面的难题，例如进口设备采用的新工艺、新材料、新技术，以我国目前的技术水平还无法达到，这就需要企业技术人员与科研院所紧密合作，联合攻关，共同克服国产化工作中的困难，只有这样才能实现进口设备国产化的目标。
5 进口设备国产化改进工作的一点启示
在整个设备改进工作过程中笔者深深体会到进口设备也不一定完美无缺，要想对进口设备国产化改造，一定要将其设备的各方面技术条件吃透，只有深刻领会，才能“革命”成功，否则会出现新的故障，甚至造成更严重的损坏。因此，在选用国产化材料时，必须十分慎重，要详细分析各种不利因素，Z终实现国产化改造工作的胜利。
进口设备国产化改造工作对企业具有重大的现实意义，它不仅可以为企业省下大量外汇，使企业生产长周期稳定运行得到更可靠的保证，而且可以通过对进口设备的掌握、消化、吸收，提高企业的设备管理水平与技术水平。当然，在进口设备的国产化改造工作中，确实存在一些棘手的技术与制造方面的难题，例如进口设备采用的新工艺、新材料、新技术，以我国目前的技术水平还无法达到，这就需要企业技术人员与科研院所紧密合作，联合攻关，共同克服国产化工作中的困难，只有这样才能实现进口设备国产化的目标。
来源：《中氮肥》2010年第2期