孙超　温青云

【摘 要】某核电站凝结水系统的3台凝结水泵在安装阶段出现泵轴无法盘车缺陷。通过长达三个月的分析处理，目前3台凝泵运行正常。本文主要结合凝结水泵的结构和装配，以及水润滑轴承特点进行分析研究，明确导致凝结水泵无法盘车的根本原因，并为今后同类型水润滑轴承立式泵盘车故障处理提供参考。

【关键词】凝结水泵；无法盘车；结构；装配；水润滑轴承

0 前言

某核电3台凝结水泵由上海凯士比泵有限公司提供，型号为NLT400-500×2S，为立式长轴离心泵，共两级叶轮，首级叶轮为双吸式结构。泵轴由三段短轴通过套筒连接而成，总长约10m。泵体轴承采用推力轴承+导轴承的形式。推力轴承为轴瓦式滑动轴承，位于泵体上方；导轴承为水润滑轴承，均匀分布在泵轴上，是一种高分子材料：AC-3[1]。

凝结水泵出厂前，已经在厂内做过性能试验（由于厂内试验台长度限制，试验时并未安装中间轴），所有数据良好，性能试验完成后进行中间轴的装配。2013年初，3台凝结水泵作为整机由上海运输海核现场工程公司仓库。同年8月，3台凝结水泵分别装入对应的凝结水泵坑内。

2014年2月，安装单位人员对3台凝结水泵进行盘车对中，发现泵轴根本无法盘动，其中一台进行解体检修。经过三个月的分析处理，目前凝结水泵正常盘车，并且运行期间，轴承温度和振动均在合格范围内，运行情况良好。

1 原因分析

凝结水泵1CEX003PO在现场进行解体检修，整个处理过程及数据测量由维修处机械队全程参与，且3台凝结水泵无法盘车的故障具有共性，因此以1CEX003PO进行原因分析。

1.1 直接原因

凝结水泵1CEX003PO全面解体后，对各零部件配合间隙进行测量，按厂家EOMM技术手册要求，导轴承处均为间隙配合，但是中间3处导轴承，1级为过渡配合，2级和3级为过盈配合，均不满足要求。

对过盈配合的中间2处导轴承（第2级和第3级）进行详细测量，并领取新导轴承进行横向对比，发现这两处导轴承严重变形。由此可以看出，导致泵无法盘车的直接原因是中间轴承架2处水润滑导轴承（第2级和第3级）变形，配合尺寸由间隙配合变为过盈配合，将轴抱死。

1.2 间接原因

凝结水泵出厂运输至现场后，长达一年的时间都未进行定期的盘车检查，同时长时间浸泡在污水中（安装阶段初期污水流入筒体），导致导轴承变形的问题没能及时发现，给后续分析造成干扰。综合凝结水泵现场检修记录数据，以及日常维护保养情况，归纳出导致部分导轴承变形的可能因素如下：

1）凝结水泵在进行出厂性能试验时，由于工厂试验台位限制，只装配了首级接管和第1级导轴承，因此1级中间导轴承在进行气蚀和性能试验后与转子间存在一定的磨损量，而2级和3级中间导轴承是试验结束后，直接随中间轴回装本体，未进行过厂内试验。

2）从泵轴解体时的装配状态来看，凝结水泵一年时间均未进行定期盘车，不能完全排除转子因长期放置或意外造成的转子跳动超标而局部卡死的可能。

3）从现场测量数据来看，导轴承与轴套的间隙并不均匀。翻查资料，中间轴承架内径尺寸为135H7，水润为轴承尺寸为135s6，两者为过盈配合，过盈量最小为0.52mm。

厂家内部采用液压压装的方法进行装配（现场曾经尝试用冷压法进行装配，但此轴承材料为高分子合成纤维，低温冷却容易脆裂，冷压法导致新导轴承损坏无法使用）。从现场测量数据来看，导轴承变形量大，如果暂时不考虑轴承材料吸水膨胀量，可以初步认为厂家的装配方式对轴承的变形是存在一定的影响。

4）凝结水泵导轴承抱死是否是由于AC-3这种材质水涨变形导致的。厂家设计人员回文明确AC-3材质在静水中吸水膨胀系数很小（设计水质为纯净/凝结水），一般在0.3%左右。在正常运行时，转子和导轴承是不会发生卡涩的。同时，KSB提供超过1500台NLT凝结水泵的运行业绩和经验及红沿河、宁德核电项目的商运业绩，在理论和实际运行中均不存在任何咬合的可能。

为了验证AC-3材料的吸水胀性，我们将新领取的水润滑轴承侵泡在纯净水中，侵泡前记录下内径尺寸为117.81mm。侵泡1个月后，重新测量内径尺寸，依旧为117.80mm，几乎未发生变化。因此，初步可以认定AC-3材质对纯净水的吸水膨胀很小。

2 水润滑轴承特点

传统观点将润滑状态分为： 流体动压润滑、流体静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑、干摩擦5 种。由于水的黏度很低， 仅为油的1/100～1/20 ，低黏度的润滑剂具有摩擦阻力小， 摩擦因数低等优点，但水膜的承载能力要比油膜低的多， 很难形成流体动压润滑，一般认为只有在高速、低载的适宜条件下才能形成流体润滑，但在启动和停机过程中，运行速度有所变化时，往往会使轴承处于边界润滑和干摩擦状态。因此，对水润滑轴承要求其能在边界润滑和干摩擦条件下安全运行，并具有低摩擦因数。

水润滑轴承的优越性主要表现在：a）购买和使用成本低；b）不造成环境污染；c）易维护保养。

水润滑轴承的缺点：a）由于水的沸点低，所以水润滑轴承不能应用于高温环境中；b）水尤其是海水的锈蚀作用较强， 纯水的导电性比普通润滑油高数亿倍以上，能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和高分子材料的老化；c）水的汽化压力高，水润滑系统中很容易产生气蚀，使材料受到侵蚀[2]。

3 总结与推广

此次凝泵无法盘车故障，值得我们深刻检讨，也为今后维护检修以及遇到相同问题提供参考：

1）凝结水泵在安装调试期间的维护保养需重视，水泵若长期存放在污水环境，同时未进行定期盘车，会出现局部沾粘、轴承疲劳点蚀等故障，严重时甚至导致泵轴弯曲；

2）装配工艺数据需完善。厂家人员不仅需要提供零部件制造尺寸，也需要提供装配尺寸。此次导轴承的压装，厂家提供人员没有提供压紧力计算公式，以及装配前后轴承的变形量，不利于故障的分析；

3）水润滑轴承材料选择。目前水润滑轴承材料的选择均还在理论上研究各种类型材质高、低摩擦副水润滑理论和磨损机理以及在边界润滑和干摩擦下的摩擦学机理，以便找出减少摩擦的方法和提高水润滑摩擦副承载能力。

虽然导轴承有如此多的优点，但是采用液压压装的装配方式确实有待验证，后续检修过程中，需要维修人员对轴承与轴承架的装配情况进行记录、试验，如发现原有的装配方式不适合，要进行技改，例如改变原有的压装工艺或采用其他结构导轴承支架进行替代。

【参考文献】

[1]上海凯士比泵有限公司.凝结水泵设备安装及维护说明书[S].2011-10-21，B版.

[2]张霞，王新荣，牛国玲，等.水润滑轴承的研究现状与发展趋势[J]. 装备制造技术，2008（1）：101-102.

[责任编辑：田吉捷]