高温泵轴承失效分析及润滑可靠性监测系统的应用

高温泵轴承失效分析及润滑可靠性监测系统的应用

杨博胜

中国石油化工股份有限公司沧州分公司  河北 沧州  061000

摘要：有效监测泵轴承运行状态，预防故障和事故，实施前瞻性维护，大型炼化企业泵组油液监测平台首次在国内同行上线，满足了对重点泵组润滑和磨损状态进行快速、及时、高效监测和诊断的重要需求。利用该监测平台，可以通过油液监测的定期采样分析数据、现场便携式测试设备收集的数据、听诊器监测分析等多种组合，对渣浆泵轴承的故障位置和故障规律进行综合诊断和评价。接下来，我们来看看大数据、产业互联网、人工智能等新技术如何应用于石化设备的早期故障监测和智能运营。本文主要分析高温泵轴承的失效分析和润滑可靠性监测系统的应用。

关键词：油浆泵;油雾润滑;润滑可靠性;轴承;油液监测

引言

中国石油化工股份有限公司120万吨/年重油催化装置(1)渣浆泵于2009年6月正式建成投产，是该装置的主要设备。石油化学企业甲类设备、102-P207A、B两套工作岗位每3个月运营一次。渣浆泵设备采用集中油雾润滑，使用的润滑油为昆仑L-TSA-46 #汽轮机油。炼油厂开工后，渣浆泵轴承运行稳定。2010年11月轴承间隙增加，更换了一次轴承。更换轴承时，轴承使用了近18个月。除轴承间隙增大外，轴承没有明显损坏。然而，大修后，渣浆泵轴承只运转了13个月。通过对设备润滑可靠性的监测，发现102-P207B渣浆泵轴承箱位置轴承磨损参数急剧增加，轴承内部保持架严重损坏，完全磨损。本文结合油液监测分析了高温泵轴承失效的原因，讨论了系统在设备润滑可靠性监测报警平台及炼油装置运动设备中的应用。

1、油浆泵轴承磨损失效原因分析

1.1轴承润滑

高温浆液泵102-207B用浓油雾润滑。设备维护记录表明，自2009年6月投产以来，轴承润滑稳定可靠。渣浆泵(“维修窗口”，2009年6月至2010年11月)启动18个月后，定期维修时更换了一次轴承。因此，集中油雾润滑基本上可以满足要求。但是，在大型炼油厂中，影响轴承使用寿命的因素很多，轴承的正常运行也受到外部条件的影响，如设备维修前后轴承的同心度和平衡差异、轴承部件的质量差异、不同批次轴承质量和耐久性的差异。此外，渣浆泵本身的形状在大修后会发生变化，虽然泵的同轴度在标准规定的范围内，但每次大修后轴向和半径的偏差是不确定的。轴承质量高，但每个轴承的间隙不同，根据布局不同，轴承材料也购买。由于这些外部因素，在相同的设备工作环境下，渣浆泵轴承的实际寿命可能会有明显的差异。

1.2油雾润滑系统

根据设备维护和维修材料手册，102-207B渣浆泵轴承润滑使用美国BOMIT-IVT油雾润滑系统。单元启动后(从2009年6月开始)，油雾润滑系统安全稳定，无需意外停机维修，基本上是大型炼油厂每四年安全运行一次。此外，泵组使用的润滑油供应系统油雾主机工作稳定，确保泵的数量、距离和结构完全符合要求。根据企业的生产需要，润滑油供应系统中的油雾装置被运送到距主机180米的泵轴承箱中，可以满足80台泵的合理润滑要求。另外，油雾主管的坡度、结构和大小也符合规定进入轴承箱的油雾路径和压力。通过对现场设备隐蔽点的调查分析，发现泵润滑油供应系统在现场安装、使用和维护上没有问题。详细计算和分析了泵装置油雾量的设计参数，但根据油雾量选择了合理的油雾喷嘴大小。渣浆泵由于轴承箱空间大、轴承尺寸小，进入轴承箱的油雾量有限，供应波动大。大型轴承箱摩擦接触区油雾介质长期供应不良，不稳定。然后轴承滚子和保护带之间形成的油膜厚度、油膜形状不均匀，渣浆泵在严重摩擦下连续工作很长时间，最终导致负载大、负载大的推力球轴承过早磨损。

2、改进措施及效果

根据设备维护和维修材料手册，102-207B渣浆泵轴承润滑使用美国BOMIT-IVT油雾润滑系统。单元启动后(从2009年6月开始)，油雾润滑系统安全稳定，无需意外停机维修，基本上是大型炼油厂每四年安全运行一次。此外，泵组使用的润滑油供应系统油雾主机工作稳定，确保泵的数量、距离和结构完全符合要求。根据企业的生产需要，润滑油供应系统中的油雾装置被运送到距主机180米的泵轴承箱中，可以满足80台泵的合理润滑要求。另外，油雾主管的坡度、结构和大小也符合规定进入轴承箱的油雾路径和压力。通过对现场设备隐蔽点的调查分析，发现泵润滑油供应系统在现场安装、使用和维护上没有问题。详细计算和分析了泵装置油雾量的设计参数，但根据油雾量选择了合理的油雾喷嘴大小。渣浆泵由于轴承箱空间大、轴承尺寸小，进入轴承箱的油雾量有限，供应波动大。大型轴承箱摩擦接触区油雾介质长期供应不良，不稳定。然后轴承滚子和保护带之间形成的油膜厚度、油膜形状不均匀，渣浆泵在严重摩擦下连续工作很长时间，最终导致负载大、负载大的推力球轴承过早磨损。

3、油浆泵机械密封泄漏的处理措施

（1）检查催化裂化装置油泵的机械密封装置，并对机械密封装置进行风险评估。如果使用蜡油作为洗涤介质，就要改善低温介质，制定科学可行的机械密封处理方案。实际上，我们始终遵循“整改不力，渣浆泵不投入生产”的原则。(2)逐个检查附加核心泵，添加DCS远程紧急停止泵功能。(3)综合检查装置压力表的模型和范围参数，确保压力表的硬度指标符合标准要求。(4)加强应急训练和演习。(5)提高密封性能的措施。

3.1开槽斜面挤紧轴套式密封结构

为解决密封套垫片泄漏的问题，工作人员采用斜面开槽密封套密封结构，提高了现场传动的可靠性，拆卸方便，不会对轴造成太大的损坏。还有一些限制面板，为水泵密封压缩的外部调整提供了许多便利。波纹管内径内有一个斜度45，从而分散应力，优化螺纹管道的性能。辅助密封主体材料采用柔性石墨，耐高温425℃。

3.2以金属波纹管为旋转动环

过去，机械密封主要采用静态结构，波纹管间隙中间容易产生泥焦。为了有效避免机械密封波纹管缝隙中焦炭堵塞的问题，工作人员可以采用旋转金属波纹管。旋转波纹管密封结构在旋转离心力的作用下，可以自动清洗波纹管，从而严格控制波纹管周围的沉积、内部结焦等问题，也避免了波纹管因冷却收缩过快而变形。

3.3降低油位

设计时，在确保轴承安全使用寿命的同时，最大限度地减少油位。水泵设备在现场安装时可以降低油位。①加工油杯的端面，降低与油杯座位相关的油杯位置。②检查轴承箱内油杯安装孔的加工是否倾斜。如果由于油杯安装孔加工倾斜，油杯支架的水平分支发生翘曲，则可以在不改变孔的情况下向下弯曲油杯支架的水平分支，使其保持水平。③如果轴承箱尺寸允许，更换位置，重新加工油杯安装孔。以上方案①、②由于刘杯结构，只能进行微调，减少的刘伟有限。

3.4动力密封

根据离心泵靠背叶片轴向平衡的工作原理和靠背叶片防止杂质进入轴封的作用，通过热配合或螺钉固定将挡板安装到轴承腔内泵轴上。油堵板和轴承室之间的轴向间隙应调整为1 ~ 2mm(为了避免发生摩擦，油堵板和轴承室之间的间隙应最小化)。在离心力的作用下，油板边缘的压力高于根部。在差压的作用下，外部空气可以微弱地流入轴承箱，防止轴承箱内的油雾排出轴承箱外，从而消除漏油。

结束语

轴承的失效过程是轴承处于轻度高速工作状态。运行过程中，由于滚子表面的接触疲劳，非金属夹杂物出现疲劳裂纹，最终导致滚子表面出现大量襟翼和点状剥落，导致轴承精度下降，振动强度急剧增加。实际上，双泵轴承施加的预压力太大，轴承寿命大大减少。滚动轴承疲劳失败的主要原因通常是轴承选择或安装不当引起的。安装问题解决后，滚动轴承的寿命与选择、安装、操作环境和自行制造质量密切相关，因此抗冲击性不好，可以改为滑动轴承。

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