摘要
軸承是離心泵非常重要的部件，也是最容易出現(xiàn)故障的正常磨損件。如果選型/設(shè)計、使用不當，將直接影響到泵組的安全可靠運行。本文將以API 610標準相關(guān)條款為基礎(chǔ)，以API OH2型泵軸承為例，從選型、軸承箱結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑、冷卻、安裝維護和監(jiān)測、新技術(shù)和新材料的應(yīng)用等方面來探討提高離心泵軸承運行可靠性的途徑。
關(guān)鍵詞：離心泵 軸承 可靠性 途徑
前言
與機械密封一樣，軸承同樣是離心泵本體上非常重要的部件，也是最容易出現(xiàn)故障的正常磨損件。軸承支撐軸，并通過保持轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)來減少對泵的運動部件的摩擦。軸承還為轉(zhuǎn)子-支撐系統(tǒng)帶來剛度和阻尼。如果選型/設(shè)計、使用不當，將直接影響到泵組的安全可靠運行。在一家大型煉油廠進行的設(shè)備可靠性研究得出結(jié)論，40%的旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障（泵、攪拌機等）歸因于軸承故障。據(jù)進一步估計，48%的軸承故障是由顆粒污染引起的，4%是由于腐蝕（由油中的液體）引起。事實上，軸承油污染占軸承問題的52%和旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障的21%[1]。
本文將以API 610第11版標準[2]相關(guān)條款為基礎(chǔ)，以API OH2型泵軸承為例，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，從選型、軸承箱結(jié)構(gòu)設(shè)計改進、潤滑、冷卻、安裝維護和監(jiān)測、新技術(shù)和新材料的應(yīng)用等方面來探討提高離心泵軸承運行可靠性的途徑。希望能對同行們有所借鑒。
軸承選型
技術(shù)和經(jīng)驗帶來了制造、材料和設(shè)計方面的進步，提高了單級懸臂式（OH2）離心泵的整體可靠性。OH2型泵的基本設(shè)計標準一直保持相對不變，包括帶有徑向和推力軸承的軸承箱，以及懸掛在軸承箱外部軸上的葉輪。行業(yè)標準，如API 610，采購建議和設(shè)計考慮因素一直在穩(wěn)步修訂，以幫助提高泵的整體可靠性。
軸承型式
標準規(guī)定每根軸均應(yīng)由兩個徑向軸承和一個雙作用的軸向（推力）軸承支承……軸承應(yīng)該采用下列組合中的一種：
- 徑向滾動軸承和推力軸承；
- 徑向流體動壓軸承和滾動推力軸承；
- 徑向流體動壓軸承和推力軸承。
a）滾動軸承的轉(zhuǎn)速：不得超過軸承制造商發(fā)布的名義速度限制。對滾珠軸承，因子ndm，對于稀油潤滑的單個軸承，不得超過500,000；對于脂潤滑的軸承，不得超過350,000……
c）如果能量強度（即泵額定功率kW和額定轉(zhuǎn)速r/min的乘積）為4,000,000或更大，則必須使用流體動壓徑向軸承和推力軸承。
幾乎所有類型的軸承在離心泵上都有應(yīng)用。同一型號的泵甚至經(jīng)常使用兩種或更多不同類型的軸承，這取決于不同的使用工況或買方的偏好。大多數(shù)流程泵都使用減摩或油膜（滑動）軸承，具體如下：
1）減摩軸承（滾動軸承）
- 單列深溝球軸承
- 雙列角接觸球軸承
- 單列角接觸球軸承對
- 圓柱滾子軸承
- 圓錐滾子軸承組
單列角接觸軸承經(jīng)常成對使用，它們可以串聯(lián)用于大的單向推力負載，也可以背靠背用于雙向推力負載。雙列角接觸軸承或其等效配置（背靠背成對安裝的軸承）已被發(fā)現(xiàn)非常適合在任何方向上產(chǎn)生高推力負載的泵。背靠背軸承的壽命大約是同類雙列軸承的兩倍。角接觸軸承需要一定的預載荷。
套筒軸承和可傾瓦推力軸承通常用于具有高推力和/或徑向載荷（超過減摩軸承承載能力）的大型泵和電機[3]。
對于OH2型泵來說，基本上處于“徑向滾動軸承和推力軸承”這一組合。其標準配置是：非驅(qū)動端徑向軸承采用深溝球軸承或圓柱滾子軸承 + 驅(qū)動端推力軸承，為帶有機械加工黃銅保持架的40°角接觸（7000系列）成對背靠背安裝的角接觸球軸承。
推力軸承負荷的確定
關(guān)于推力軸承的承載能力，標準規(guī)定應(yīng)設(shè)計能在所有規(guī)定的工況下連續(xù)運行，包括最大壓差和符合下列要求：
a）應(yīng)當按（單倍）內(nèi)部設(shè)計間隙和兩倍內(nèi)部設(shè)計間隙兩種情況來確定所有軸承的負荷……
b）如果與泵的正常旋向相反，推力軸承應(yīng)當具備承受滿負荷的能力。
軸承負荷與泵型結(jié)構(gòu)、葉輪型式（單吸和雙吸）、葉輪結(jié)構(gòu)（有無平衡孔、背葉片）、口環(huán)直徑、入口壓力和軸承型式有關(guān)。
特別說明：對于軸承承載能力的選擇，標準配置通常為最大受力的兩倍。不能偏小也不能過大，偏小時因承載能力不足會導致軸承溫度偏高、使用壽命降低；過大時因負載不足會導致滾動軸承打滑而損傷。
軸承壽命要求及核算
軸承選型受到平均維修間隔時間（MTBR）或使用壽命或無組織排放要求的限制。標準規(guī)定軸承系統(tǒng)壽命（泵軸承組合系統(tǒng)的計算壽命）要求在額定工況下連續(xù)運行至少為25,000小時；在最大徑向與軸向負荷及額定轉(zhuǎn)速下至少16,000小時。
標準中給出了軸承系統(tǒng)壽命的計算公式，從公式顯示的結(jié)果來看，系統(tǒng)壽命短于系統(tǒng)中壽命最短的軸承壽命。例如：如果每個軸承的壽命是37,500小時，按照公式計算，軸承系統(tǒng)的壽命只有25,000小時。也就是說，要滿足25,000小時的軸承系統(tǒng)壽命，則至少每個軸承的壽命均達到37,500小時。
在選用/設(shè)計離心泵軸承時，必須通過計算軸承的額定壽命和實際工作條件下的負荷、轉(zhuǎn)速等參數(shù)來評估軸承的使用壽命。關(guān)于軸承壽命的核算，可參閱文獻[4]。
軸承箱基本要求
為了確保運行可靠性，標準對軸承箱的結(jié)構(gòu)和配置做出了規(guī)定：
1）軸承箱應(yīng)布置成無需移動泵的驅(qū)動機或安裝支架就可更換軸承的形式。
2）所有設(shè)備均應(yīng)設(shè)計成可以進行快速和經(jīng)濟的維護工作的型式。主要零件如泵殼零部件和軸承箱應(yīng)設(shè)計和制造成可保證在重新裝配時能夠精確找正的型式。找正工作可以通過使用臺肩、定位銷和鍵來完成。
3）對于稀油自潤滑軸承的軸承箱應(yīng)該分別裝設(shè)通氣帽和堵塞的注油孔及排油孔，孔徑至少是DN 15。軸承箱應(yīng)裝有容量至少為1.2 dl的可視恒油位補油器，其上裝有確定油位的定位器、帶耐熱玻璃的盛油器和金屬網(wǎng)保護罩。軸承箱應(yīng)設(shè)有觀察油位的玻璃視窗（牛眼），適當?shù)挠臀粦?yīng)處于玻璃視窗的中間位置。應(yīng)當準確地定出油位的永久性標記……
4）對于壓力油潤滑軸承箱，應(yīng)設(shè)計成盡量減少泡沫形成的型式，排油系統(tǒng)應(yīng)保持油位，使泡沫液位低于軸端密封。
5）另外，對于純油霧潤滑和吹洗油霧潤滑的軸承和軸承箱的結(jié)構(gòu)/配置也做了相應(yīng)的規(guī)定。
潤滑
潤滑劑用于隔離軸承的滾動和滑動接觸面，防止磨損并減少摩擦和產(chǎn)生過多的熱量。潤滑劑還可以防止腐蝕，帶走熱量（如油潤滑），并有助于阻擋污染物（如脂潤滑）[5]。
適當?shù)臐櫥请x心泵軸承長壽命、無故障的關(guān)鍵。一些行業(yè)的調(diào)查結(jié)果表明，30%以上的軸承故障是由潤滑不良引起的[6]。潤滑不良可分為：
1）潤滑劑選用不正確；
2）潤滑劑用量不正確；
3）潤滑劑受到污染；
4）潤滑劑劣化。
標準規(guī)定：除非另有規(guī)定，軸承和軸承箱應(yīng)當設(shè)計成用礦物油（烴類油）進行潤滑。
粘度是潤滑劑最重要的特性。根據(jù)轉(zhuǎn)速、工作溫度和負載使用正確粘度的潤滑劑，可確保在旋轉(zhuǎn)部件之間形成完整的油膜。當使用不正確的粘度時，會對潤滑劑的承載能力產(chǎn)生負面影響。
關(guān)于粘度的建議，應(yīng)參考OEM操作手冊，但測量油池工作溫度也很重要，因為粘度隨著溫度的升高而降低。表1給出了在不同工作溫度下SKF推薦的滾珠軸承選用的潤滑油粘度。
表1：不同工作溫度下，滾珠軸承潤滑油粘度的選用（SKF推薦）
流程泵中的油通常為 ISO VG32、46、68 或 100。該油通常是烴類油，盡管合成油有時用于特定的潤滑應(yīng)用。
合成油的粘度對溫度變化不太敏感，當存在溫度波動時應(yīng)用更為廣泛。如果溫度超過100°C，建議使用合成油，因為礦物油的氧化速度在更高的溫度下會加快[7]。
對于“徑向滾動軸承和推力軸承”這一組合，其潤滑方式主要有四種：脂潤滑、稀油自潤滑、油霧潤滑和壓力油潤滑。
潤滑劑的選擇應(yīng)綜合考慮負載、工作溫度、運行轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境溫度及使用壽命要求等因素。選用的一般原則是：
1）高轉(zhuǎn)速、輕載荷、工作平穩(wěn)工況，選用低粘度潤滑油或稠度低的潤滑脂。反之，選用高粘度潤滑油、稠度較高的潤滑脂。
2）工作及環(huán)境溫度低的工況，宜選用粘度較小的潤滑油，或稠度低的潤滑脂。反之，應(yīng)采用粘度較大的潤滑油，或稠度高及滴點較高的潤滑脂。夏季用油的粘度一般比冬季用油的粘度高一些。在高溫條件下的潤滑應(yīng)考慮潤滑油的閃點、潤滑脂的滴點。在低溫度工況下的潤滑應(yīng)考慮潤滑油的凝固點。溫度范圍變化大的，可采用增粘劑以改善潤滑油的粘溫性。
3）潮濕環(huán)境應(yīng)選抗乳化性較強及油性、防銹性好的潤滑劑，不能選用無抗水能力的鈉基脂。
4）摩擦面之間的間隙越小，使用的潤滑油的粘度應(yīng)越低。一般新零件跑合期應(yīng)比正常使用期的潤滑油粘度低一些。
5）如果摩擦面加工較粗糙，則要求使用的潤滑油粘度大、潤滑脂的稠度高。反之，表面光潔度高時，使用潤滑油粘度小、稠度低一些。
6）集中潤滑系統(tǒng)中采用的潤滑脂稠度宜低一些，以便輸送。人工間歇加油應(yīng)采用粘度大一些的潤滑油，以免流失太快[8]。
潤滑脂
潤滑脂是首選的軸承潤滑劑，因為它應(yīng)用簡單，可以更容易保留在軸承箱內(nèi)并提高密封性。潤滑脂的使用主要限于低功率泵。
如果估算的潤滑脂壽命低于2,000小時，則不應(yīng)當使用潤滑脂潤滑。
在工作條件允許的情況下，密封的“終身潤滑”軸承是一種極具吸引力的替代方案，無需進行再潤滑和相關(guān)的維護工作。
稀油自潤滑（油浴、油環(huán)和拋油盤）
當轉(zhuǎn)速、溫度或潤滑劑壽命等限制而無法使用潤滑脂時，通常使用稀油潤滑。優(yōu)點是易于灌注/排除、提高轉(zhuǎn)速、減少熱量和過濾能力。
稀油潤滑分為稀油自潤滑和壓力油潤滑兩大類。而最常見的稀油自潤滑有：油浴潤滑、油環(huán)潤滑和拋油盤潤滑。
在油環(huán)潤滑中，油環(huán)懸掛在水平軸上并使其下端浸沒到軸承下方的油池中。油環(huán)相對于浸沒深度更依賴于軸轉(zhuǎn)速，如果設(shè)計不當，容易出現(xiàn)過度潤滑。但一個好的經(jīng)驗法則是在最深處浸沒3/8＂。
在歐洲普遍使用拋油盤潤滑，通常由不銹鋼材料制成。拋油盤不太容易出現(xiàn)過度潤滑的問題，因為它們直接連接到旋轉(zhuǎn)軸上，并且它們也應(yīng)該浸入油中約3/8＂[9]。
經(jīng)驗表明，在ndm > 150,000時，為了滿足以可靠性為中心的工廠環(huán)境中的最低要求，固定在軸上的不銹鋼拋油盤通常性能良好。與目前流行的許多其它方法相比，這種拋油盤更不容易導致不可預見的停機工作。而油環(huán)對軸的水平度、潤滑油的粘度、油環(huán)的浸沒深度、環(huán)的同心度和表面粗糙度敏感[10]。
油霧潤滑
油霧潤滑系統(tǒng)的基本概念是將油氣溶膠分散到軸承箱中，它是一種集中式低壓潤滑系統(tǒng)[7]。
油霧潤滑分為兩種：純油霧潤滑和吹洗油霧潤滑。油霧潤滑適用于滾動軸承。徑向流體動壓滑動軸承宜采用吹洗油霧潤滑，而對于可傾瓦推力軸承不適合采用油霧潤滑。
在所有泵軸承潤滑方法中，油霧潤滑產(chǎn)生的摩擦最?。ㄔ试S根據(jù)軸承設(shè)計而不是潤滑限制來確定轉(zhuǎn)速），并在軸承箱內(nèi)形成正壓，可防止污染物侵入。
特別說明：
1）目前普遍使用的油霧潤滑方式為純油霧潤滑方式；
2）采用油霧潤滑時油箱內(nèi)需保持輕微的正壓；
3）為了防止油霧從軸承箱兩端密封處泄漏，軸承箱應(yīng)采用密封效果更好的磁力油封或INPRO油封等[11]。
壓力油潤滑
根據(jù)標準規(guī)定，如果能量強度為四百萬或更大，則必須使用流體動壓徑向軸承和推力軸承。對于配置這種軸承的泵，通常必須提供壓力油潤滑。
不過，對于壓力油潤滑離心泵組，一旦出現(xiàn)突然斷電停油，可能會產(chǎn)生非常致命的傷害。因此，對用于石化、電站、大化肥等重要行業(yè)關(guān)鍵用泵，為了確保其能長期安全可靠運行，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，不得不慎重考慮“突然斷電情況下如何安全停機（而軸承不被損壞）”的問題。關(guān)于這方面的詳細信息，可參閱文獻[12]。
冷卻
針對不同的潤滑方式，標準給出了軸承潤滑油的溫度及溫升、軸承金屬溫度的限值要求。為此，軸承的應(yīng)用必須考慮冷卻，以確保其長期安全可靠運行。
風扇+散熱片
風扇冷卻通常與散熱片冷卻配合使用，結(jié)構(gòu)簡單，從節(jié)能和環(huán)保的角度來說，是離心泵首選冷卻方式，見圖1。箱體的散熱片幾何形狀和用于增加穿過箱體的氣流與周圍大氣交換熱量的風扇，有利于降低軸承箱/軸承的溫度，延長軸承的使用壽命。據(jù)研究，較大的表面積可使軸承工作溫度降低近4.4°C，可使軸承的使用壽命延長約13%。
圖1：風扇+散熱片冷卻（圖片來源于Sulzer）
更大/更深的油池
在運行過程中，熱量從泵軸承傳遞到油中，并通過軸承箱框架壁傳遞到外部空氣。更大/更深的油池，不僅有利于散熱，而且允許污染物在遠離運動部件的地方沉淀，從而在滾珠軸承附近形成更清潔的油層。軸承座圈和滾珠的污染是導致負載表面微觀退化的原因，從而導致故障。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，更清潔的潤滑油可將軸承壽命延長近2.1倍。同樣，由于空氣濃度的降低，對于較大較深的油池，空氣氧化油的速率降低。對于本文中研究的泵類型，可以使軸承壽命延長2%[13]。
不過，在改用更大/更深油池時，應(yīng)注意盡可能確保軸承之間的跨距最小化、增加機械密封面及軸承處的軸直徑來提高轉(zhuǎn)子動態(tài)剛度。這些改進為提高機械密封和軸承壽命并減少整體振動提供了機會[14]。
夾套冷卻
夾套冷卻是OH2型泵軸承箱最常見的冷卻方式。如果軸承箱采用水冷夾套冷卻，在上半和下半軸承箱水冷夾套之間只能有外部接頭，水冷夾套上不應(yīng)有密封墊片，也不應(yīng)有螺紋接頭，密封接縫和螺紋接頭可能會使水泄漏到油箱中。
需要特別注意的是，水冷夾套應(yīng)設(shè)計成冷卻油池而不是冷卻軸承外圈的型式（軸承外圈受冷收縮會引起軸承內(nèi)部間隙減小、導致軸承故障）。見圖2。
圖2：夾套冷卻（圖片來源于EGP）
盤管冷卻
標準規(guī)定：在要求水冷卻的地方最好使用冷卻盤管。嵌入式翅片冷卻盤管比夾套冷卻效果更好。不過，盤管（包括管配件）應(yīng)當是有色金屬或奧氏體不銹鋼制造，并且不應(yīng)該有承受內(nèi)壓的接頭。
軸承密封
滾動軸承的軸承箱應(yīng)設(shè)計成防止?jié)駳?、灰塵和其它雜質(zhì)污染的形式。軸承箱應(yīng)配備可更換的迷宮式或磁性端面密封，以及軸穿過軸承箱的擋油盤。不應(yīng)當采用唇形密封。密封和擋油盤應(yīng)該用不產(chǎn)生火花的材料制造。密封和擋油盤的設(shè)計應(yīng)當有效地把油保持在軸承箱內(nèi)，并防止異物進入軸承箱。
圖3：軸承箱一些常見的密封方法（圖片來源于HI）
圖3顯示了一些常見的軸承箱密封，如唇形密封、迷宮式密封和磁性密封。這些密封也有助于減少油的污染，以保持油的質(zhì)量[15]。
迷宮式密封是一種非接觸式軸密封，只要軸在旋轉(zhuǎn)，它就可以很好地工作。它對防止軸封泄漏和外部水濺非常有效，但對防止凝結(jié)水侵入作用不大。傳統(tǒng)的迷宮密封見圖4，改進型迷宮密封見圖5。
這種密封不會損壞泵軸，并且有整體和剖分兩種配置；也有多種材料和內(nèi)部配置可用。由于結(jié)構(gòu)相對簡單，維護方便，是一種最常用的油封形式。
圖5：改進型迷宮密封
目前，制造商已開發(fā)出更先進的迷宮式密封，可防止所有類型的污染。例如，一種在運行中非接觸以避免軸磨損的密封，采用了專利的動態(tài)提升技術(shù)，以防止呼吸問題，這些問題導致52%的軸承故障集中在污染上。這種動態(tài)提升技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離心力打開一個臨時的微小間隙，使軸承箱中的油和空氣混合物膨脹，從而使設(shè)備得以“呼氣”。
當設(shè)備停止旋轉(zhuǎn)時，微小間隙立即閉合，形成完美的密封。這可以防止粉塵和濕氣被吸入軸承箱，從而防止污染（見圖6）。
圖6：更先進的迷宮密封
磁性端面密封已經(jīng)存在很多年，見圖7。它占用很少的軸向空間，對防止水分、固體的進入非常有效，防外部濕氣的侵入也有一定的效果。
圖7：磁性端面密封
不過，有些人對靠近軸承的磁鐵感到不舒服。
彈簧加載端面密封是一種比較新的油封形式，可能是上述所有油封的最佳替代方案。與磁性端面密封一樣，對防止水分、固體和外部濕氣的侵入非常有效。與唇形密封不同的是，它不會損壞軸或軸套。
只要軸承箱內(nèi)存在空氣、軸承箱上裝有呼吸器，那么僅采用油封是無法做到防止?jié)駳馇秩牒湍Y(jié)水的存在。因此，最佳的解決方案是：彈簧加載端面密封+軸承箱膨脹室+帶干燥劑的呼吸器。膨脹室（見圖8）設(shè)計用于限制封閉體積中的壓力增加，為滯留的空氣創(chuàng)造一個更大的體積將使其壓力降低。帶干燥劑的呼吸器用于防止軸承箱冷卻后，熱的空氣形成凝結(jié)水。
圖9：帶膨脹室和干燥劑呼吸器的軸承箱
如圖9所示，在軸承箱頂部原呼吸閥接口處，水平方向上安裝了膨脹室，帶干燥劑的呼吸器位于頂部垂直位置。
說明：這種配置價格相對較貴。實際工程應(yīng)用中，為防止?jié)駳?、灰塵和其它雜物污染的侵入，最簡單和常用的配置是：迷宮密封+防塵盤，或者僅采用改進型迷宮密封，或者僅采用磁性加載端面密封[16]。
安裝、維護及監(jiān)測
安裝
包括泵頭的組裝和泵組的現(xiàn)場安裝（對中）。
對于一些重要用泵，通常僅允許經(jīng)過專業(yè)培訓的、合格的人員從事安裝/裝配工作。同時，應(yīng)根據(jù)良好的機械工程實踐經(jīng)驗來進行安裝。
當使用了錯誤的工具或不正確的安裝技術(shù)時，軸承很容易損壞或安裝不正確。環(huán)境應(yīng)清潔，沒有任何污染物或腐蝕性液體。這包括工作表面、手/手套和工具。
大多數(shù)軸承采用機械、預熱和液壓方式安裝。對于外徑不超過4英寸的中小型軸承，優(yōu)先推薦使用機械（或冷）安裝。熱安裝和液壓安裝可用于所有軸承，但主要用于大中型軸承。
機械安裝使用的安裝力足以克服軸承與軸或軸承座部件之間的過盈配合。應(yīng)定位適當?shù)陌惭b工具，以將安裝力施加到具有過盈配合的圈上。安裝力絕不應(yīng)直接通過滾動體。
熱安裝涉及在安裝前將軸承加熱到特定的溫度，使內(nèi)孔徑向膨脹。這種短時間、臨時擴展便于安裝。一旦軸承恢復到室溫，它就會恢復到原來的尺寸和公差。具有可調(diào)節(jié)恒溫器和消磁功能的感應(yīng)加熱器，是加熱軸承最清潔、最可靠的技術(shù)。切勿使用明火！
對于大型軸承或具有精度要求的應(yīng)用，可以使用液壓技術(shù)，包括液壓泵、注油器和液壓螺母等。它們有助于保持精度、安裝速度和可重復性。它們最大限度地減少了損壞，需要更少的手動工作并提高安全性[5]。
維護
軸承中應(yīng)始終含有少量潤滑劑（潤滑油或潤滑脂），否則，軸承表面的損壞將影響軸承的使用壽命。可以通過適當?shù)那鍧嵑?或重新潤滑來避免這種損壞。
對于重要的流程泵，軸承中的潤滑脂應(yīng)每12至18個月更換一次。如果可能有水或濕氣侵入軸承箱，則清潔和重新潤滑的間隔時間應(yīng)更頻繁。新的潤滑脂會在壓力下排出舊的潤滑脂。潤滑脂的添加量取決于軸承箱的尺寸和設(shè)計以及軸承的大小。潤滑脂應(yīng)完全浸透軸承，并充滿軸承箱約25%。潤滑脂過多會導致軸承過熱，具體添加量應(yīng)按泵供應(yīng)商的要求執(zhí)行。
對于稀油自潤滑泵，很容易看出來軸承什么時候需要加油 – 檢查油位指示器。
在日常維護中，應(yīng)對軸承箱/軸承溫度進行監(jiān)測或測量，一旦發(fā)現(xiàn)溫度不明升高，可能預示著故障即將發(fā)生，必須進行調(diào)查[17]。
監(jiān)測
隨著科技的不斷進步，數(shù)字化或數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的必然趨勢?；跔顟B(tài)的監(jiān)測是一種用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行狀態(tài)的維護策略。對于離心泵來說，最常用的狀態(tài)監(jiān)測是軸承/軸承箱溫度和振動的監(jiān)測。通過對這兩種參數(shù)的監(jiān)測，可以確定泵的運行狀態(tài)。隨著機器學習、云計算等技術(shù)的發(fā)展，還將預測出機械零部件的使用壽命、故障可能發(fā)生的時間，并在預期或規(guī)定的期限內(nèi)對問題進行糾正[18]。
提高軸承可靠性的其它措施
材料
在特別苛刻的泵應(yīng)用中，例如石油和天然氣以及烴類加工行業(yè)，軸承通常必須適應(yīng)污染和腐蝕性環(huán)境、潤滑不足、高負載和低負載以及高溫或低溫。同時，它們必須提供高水平的服務(wù)、可靠性和安全性。
作為一種升級，SKF公司集成了由軸承級氮化硅制成的滾動體的混合陶瓷軸承可以大大提高可靠性和運行穩(wěn)健性。這種軸承在尺寸上可以與類似尺寸的全鋼軸承互換，無需重新配置或以其它方式改變泵設(shè)備。
軸承級氮化硅是一種工程陶瓷材料，具有均勻干凈的微觀結(jié)構(gòu)，其硬度極高，密度比軸承鋼低40%。因此，滾動體重量更輕，慣性更低，從而減少了快速啟動和停止時軸承保持架上的應(yīng)力，并顯著降低了高速時的摩擦。更低的摩擦意味著運行溫度更低，潤滑劑使用壽命更長。
此外，氮化硅表現(xiàn)出比鋼更高的彈性模量，這有助于在污染環(huán)境中提高軸承剛度并延長軸承使用壽命。氮化硅滾動體的熱膨脹較低，可實現(xiàn)更精確的預加載控制，并且在軸承內(nèi)存在溫度梯度時發(fā)生過度預加載的可能性更小。
混合陶瓷軸承還可以通過其它方式提高軸承的可靠性和使用壽命。氮化硅和鋼之間不會發(fā)生拖尾效應(yīng)（smearing），使混合陶瓷軸承在具有嚴重動態(tài)或不當潤滑條件下的應(yīng)用中使用壽命更長。
涂層
為了克服軸承故障的幾個常見原因，可以在軸承的滾動體和內(nèi)圈滾道上涂上低摩擦、耐磨的碳涂層。
涂層軸承表面保留了底層材料的韌性 - 涂層實際上比鋼還要硬，同時采用了涂層的硬度，改善了摩擦性能和耐磨性。
經(jīng)過升級的涂層軸承可以承受許多惡劣的工作條件，包括拖尾效應(yīng)、潤滑膜不足、潤滑劑污染、負載的突然變化、輕負載、轉(zhuǎn)速的快速變化、振動和振蕩以及高工作溫度的風險。這些功能的預期結(jié)果包括提高可靠性、延長使用壽命，以及減少因摩擦、磨損和相關(guān)因素而導致軸承過早失效的可能性。
改變成對安裝軸承的接觸角
40 °接觸角已成為API泵中成對單列角接觸軸承的標準。對于ANSI泵中使用的傳統(tǒng)雙列軸承，匹配的典型接觸角是30 °。
對于40 °配對單列軸承，改變對置接觸角（如40 °和15 °的組合），可以通過促進更平穩(wěn)的運行和更長的使用壽命來支撐負載，從而使許多離心泵應(yīng)用受益。
這種40°/15 °角接觸球軸承布置，非常適合軸向載荷在一個方向上較高，且在運行過程中不會改變方向的應(yīng)用。軸承組可以接受軸向載荷的瞬時反轉(zhuǎn)，包括在泵啟動和停機期間發(fā)生的反轉(zhuǎn)。
在推力載荷較輕且以徑向載荷為主的離心泵（例如雙吸葉輪泵）中，僅具有15 °接觸角的軸承配置提供了另一種升級選擇。
與傳統(tǒng)的 40 °接觸角軸承布置相比，這些15 °軸承的設(shè)計有助于在具有高徑向載荷應(yīng)用中實現(xiàn)更涼爽的運行、大幅降低振動和延長其使用壽命[19]。
總結(jié)
文章從多方面較詳細地探討了提高離心泵軸承運行可靠性的途徑，主要包括：
1）正確的選型；
2）合理的軸承箱結(jié)構(gòu)；
3）適當?shù)臐櫥?/span>
4）必要的冷卻；
5）正確的安裝、必要的維護和監(jiān)測；
6）新技術(shù)、新材料等的應(yīng)用。
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