前言(yán)

可靠性是在(zài)石油和天然氣(qì)應(yīng)用中運行的（軸(zhóu)承）兩端支撐(chēng)式高能(néng)離心泵的基本要求。為了優化泵送系統(tǒng)，可以(yǐ)在計劃的維護間隔期間進行設計改進和材(cái)料升級，以(yǐ)Z小的努力延長(zhǎng)故障間(jiān)隔時間（MTBF）。在老舊的泵中，軸承組件是使泵現代化到當前API标準并降(jiàng)低運行成本的關鍵。

泵(bèng)故障和由(yóu)此産生的計劃外停機可能會導緻維護成本(běn)升高，并因生産(chǎn)減少而損失收入。在許多情況下，這(zhè)個(gè)問題的根本原因隐藏在軸承箱的設計中(zhōng)。為了解決這個問題，軸(zhóu)承組件改造在碳(tàn)氫化合物加工(gōng)行業中越來越普遍。這些改造消除了(le)過時(shí)設計的(de)已知故障模式，并可(kě)以滿(mǎn)足當前(qián)API标(biāo)準，從而顯著改善MTBF。

API 610第(dì)11版改造

離心泵軸承(chéng)組(zǔ)件的改造，首先想到的(de)是懸臂泵（OH1、OH2），由于成本相對較低且易于實施，這(zhè)種泵(bèng)很常見。然而，這些相同的原理也可以應用于軸承兩端支撐式離心泵上，并獲得許多(duō)相同的好處。

通常，在API 610第7版（~1989年）之前制(zhì)造的泵具有過時的軸承樣式、較差(chà)的(de)冷卻能力、不足的潤滑方法和鑄(zhù)鐵結構，使其成為很好的改造候選者(zhě)。通過這些升級，操作員可以(yǐ)利用這樣一個事實，即泵殼、噴嘴位置和(hé)支腳位置将保持不變，同時将泵現代化為Z可靠和Z新的API設計(jì)。

這種主動(dòng)維護方法消除了已(yǐ)知的故(gù)障模式，從而大大降低了故障和計劃外停(tíng)機的風險。作為改造過程的一部分，軸承箱和所有相關部件都更換為(wéi)API 610第11版軸承組件。

當與OEM合作時，這些設計的軸承箱和内部組件(jiàn)通常與新設備上提供的相(xiàng)同。

升級設(shè)計

采用(yòng)更(gèng)好的技術對(duì)新的設備标準(zhǔn)進行(háng)了實驗室和現場測試，确(què)保當(dāng)前組件的使用壽命Z長。此外，與當前設計(jì)的泵具有互換性和通用性(xìng)，可(kě)以減(jiǎn)少庫存零件，從(cóng)而減少整(zhěng)體庫存(cún)。庫存費用的減少和使用(yòng)壽命的延長使這(zhè)些改造成為較舊泵(bèng)的一種成(chéng)本效益選擇。

更換(huàn)軸承組件時，應采(cǎi)用複雜、精(jīng)細的(de)流程，因為改造過程需要考慮推(tuī)力大小、負載、油路接口和轉子動态穩定(dìng)性。在升級過程中，新的軸承箱鑄件和新的泵軸構成了長(zhǎng)交貨期選項(xiàng)。與泵(bèng)專家合作時，通常可以(yǐ)在泵達到維修期限之前進行升級，從而減少泵的總停機時間。

冷卻的改進(jìn)

現代軸承組件(jiàn)的一大優勢是新箱體的先進冷卻能力(lì)。設計中帶入(rù)了先(xiān)進的空氣冷卻功(gōng)能，如箱體的全(quán)翅片幾何形狀、用于(yú)增加穿過(guò)箱體的氣流的較大(dà)外置(zhì)風扇和用于與(yǔ)周圍大氣交換熱量的内(nèi)側風扇。這(zhè)些特性降低了軸承箱的溫度，延長了軸承的(de)使用壽命。

除了先進(jìn)的空氣冷(lěng)卻(què)，新組件通常(cháng)使用更大的油(yóu)池，以更有效地消除軸承的熱量。憑借更合理的供油方式和現代非金屬油環的應用，油可以有效潤滑軸(zhóu)承，同(tóng)時帶走熱量，從而實現更低(dī)溫度的運行。

此外(wài)，新的箱體設計考慮了(le)油霧潤滑系統，并兼顧純油霧和吹洗油霧(wù)系統的規(guī)定，以适應(yīng)各種應(yīng)用。這樣可以更有(yǒu)效地将油(yóu)霧分布(bù)到軸承上，以盡可能延長軸承壽命。

随着冷卻能力的提高，新軸承組件通常不需要冷卻(què)水進入箱體。這(zhè)消除了通常鑄造到舊軸承箱上有問題的冷卻水夾套(tào)，并消除了常見的故障模式、維護活動和相關的公用事業成本。

圖1：鑄鐵(tiě)法蘭的釺焊修複

碳鋼軸(zhóu)承箱(xiāng)

由于其具有競争力的價格，鑄鐵是石油(yóu)和天(tiān)然氣應用中較(jiào)舊泵的常見軸承箱材料。然而(ér)，這種材料有其缺點，不符合當前的API标準。API 610第6版開始要求易燃或有毒環境中的軸承箱為鋼結構；第11版将鋼(gāng)結構要求擴展到除I-1和I-2材料分類之外的所有(yǒu)服務。

鑄鐵(tiě)軸承箱(xiāng)不可焊接修複，可能導緻維護成本增加。需要維修的區域通常(cháng)必須釺焊，但這并不(bú)總能帶來高質量的維(wéi)修。過大的軸承孔配合通常采用增加套筒或噴塗來修複，這需要額外的時間和費用。此(cǐ)外，經過多(duō)次重複修複後，軸承(chéng)箱法蘭用于鑽新定位銷的面積減少，零件的完整性通常會降低。

軸承組件改造使用符合API 610第11版的新型碳鋼軸承箱。這意(yì)味着可以對箱體進行(háng)焊接修複，并将其機加工回原始OEM規格，從而提供(gòng)與新産品一樣的替代品。減少的維(wéi)修成本(běn)可以在(zài)幾次(cì)重複修複中收回Z初的改造成本。一些OEM泵供應商備有這(zhè)些升級後的組件，因此可以在(zài)計劃外停機期(qī)間進行升級。

狀态監(jiān)測技術

自從早期制造的(de)許多API泵以來，監測儀器儀表已(yǐ)經取得了長足(zú)的進步。特别是随着數字化及(jí)人工(gōng)智能的快(kuài)速發展(zhǎn)和普及，新的無線監測傳感器應運(yùn)而生，而這(zhè)些傳統(tǒng)設計在安裝現代傳感器時通(tōng)常是(shì)一個挑戰。

軸承組件的改造包括用于安裝徑向和推力軸承振動探頭的凸台，以提高資産監控能力。軸向(xiàng)探頭和鍵相器是配備先進分析(xī)系(xì)統的泵的标準配置。

圖2：維修後嵌有(yǒu)套筒的箱體孔

用于測量球軸承表面溫度的(de)新型軸承金屬電阻(zǔ)溫度檢測（RTD），可以接近軸承外圈3 mm，從而可以更好地确定實際軸承溫度。可以在油池中安(ān)裝RTD以确定油溫。總之，這些RTD有助(zhù)于确定預(yù)防性維護間隔，并提供關于機械健康狀況的見解。

升級軸承箱密封

防止污染物進入泵軸承對延長其(qí)使用壽命至關重要。較舊的(de)泵型号在唇形密封或導流闆(pǎn)設計上是(shì)标準(zhǔn)化的。軸承組件改造包括符合API 610第11版要(yào)求的現(xiàn)代軸承隔(gé)離器。這(zhè)些(xiē)隔(gé)離器消除了漏油(yóu)，同時防止污垢(gòu)和水分進入軸承箱。

軸承設計

改(gǎi)造項目為(wéi)分析(xī)泵的需求和解決性能中反複(fú)出現的問題提供了機會。在(zài)改造過程中，考慮了泵的所有(yǒu)部件。通(tōng)常，可以通過縮短軸承(chéng)跨距和增加機械密封面及軸承處(chù)的軸(zhóu)直徑來(lái)提高轉子動态剛度。這(zhè)些改(gǎi)進為提高機械密封壽命和減少整體振動提供了機(jī)會(huì)。

較舊的1.0的徑向滑動軸承的(de)長徑比（軸承長度/軸承直徑(jìng)，即L/D）更新為新的0.75的長徑比，以進一步增加(jiā)轉子阻尼。雙列推力(lì)軸承布置升級為(wéi)成對(duì)安裝（兩個單列）背靠背布置(zhì)、40度角接觸球軸承（7000系列）。同時(shí)，将原塑料保持架升級為黃銅（金屬）保持架，以延長軸承的使(shǐ)用(yòng)壽命。

高溫應用可以考慮采用整圈(quān)法蘭連接的軸承架，以增加其(qí)剛性、并減(jiǎn)少殼體的熱傳導。總(zǒng)之，這些改造/改進有可能對泵的可靠性和性能産生重大的(de)影響。在石油和天然氣行業，泵(bèng)的運行參數在其使用期間可能會發生變化，改造項目提供了評估其它改進的機會。由于優化了設計，提高了可靠性，這些将有助于降低運行成本。

（來源：機泵與軸承(chéng)）