浅谈某船一例典型离心水泵故障分析

0 引言

离心泵在船舶中的应用主要以提供淡水、海水及舱底水驳运及输送的作用为主，也可用作输送海水为介质给中央冷却器提供换热的功能。它是通过电机带动叶轮形成额定转速从而实现介质流动，如果船舶在海上期间离心泵出现故障将会直接导致中央冷却器无法实现换热功能，从而造成发电机原动机出现滑油及淡水高温停机、船舶失电的可能，造成船舶安全隐患。

1 故障情况

2023 年 3 月 16 日，某船岗位巡视人员在机舱安全巡视过程中发现 1#海水泵存在明显异常振动现象，通过听棒监听发现海水泵泵体下部轴承声音断续且伴有蜂鸣声，随后值班人员立即切换备用泵浦使用后，立即对 1#海水泵进行温度检测和手动盘车，通过检测发现泵浦上下轴承温度温度异常高温且在盘车过程中轴承存在明显卡滞现象。

2 故障分析与处置

岗位技术骨干进行初步分工后立即召集人员对故障泵浦进行应急抢修，过程中，检修人员在拆除泵体后发现，机械密封压盖螺栓已全部锈蚀，压盖脱落随泵轴旋转对泵轴产生严重磨损；随后拆卸轴承端盖后发现，由于离心泵在运转过程中磨损部件失去平衡导致局部震动、长此以往疲劳磨损导致离心泵体下部轴承付滚珠已完全烧蚀（图 1），泵轴本体有明显拉毛现象。经分析，造成螺栓及压盖腐蚀的原因有以下几点：

（1）海水中含有大量的腐蚀性离子，如氯离子和硫酸根离子。当这些离子与金属表面接触时，会发生电化学反应，导致金属表面腐蚀。

（2）船舶长时间处于远海航行，海水 PH 值相对沿海 ph 值要低，当海水的 pH 值低于 8.5 时，水中的溶解氧气会形成氧化铁，导致金属表面发生奥氏体腐蚀。

（3）海水中可能含有磨损颗粒和其他物质，这些物质可能导致螺栓及泵壳的磨损和疲劳损伤（4）泵壳的材料质量较差，例如不耐腐蚀的金属材料，那么它可能会在海水环境中发生腐蚀。

检修过程中人员首先对泵轴烧蚀严重的轴承进行拆除，因无法使用拉马工具对其剩余轴承部分进行拆除，所以只能通过手摸切割机工具进行切割拆除，拆除后测量泵轴直径是否满足继续使用要求，通过外径千分尺测量发现泵轴参数符合使用要求，所以不需要更换新的泵轴；技术人员对泵轴本体磨损产生的毛刺进行打磨并利用车床使用百分表对泵轴进行跳动值检查，跳动值符合规定要求（ ±0.7m m 以内），随后技术人员对轴承腔内部进行清洁，更换上下泵部轴承，最后对机械密封压盖板螺栓孔进行机加工重新加工制作并对泵体本身螺纹进行扩孔攻丝，机加工铜制螺栓并按要求进行装复。

图 3 受海水腐蚀影响的机械密封压盖

泵浦装复完毕后对泵体轴承腔进行锂基润滑脂加注，确保轴承润滑效果，试运行 30 分钟后，泵浦下轴承温度异常上升，温度由起初的 40℃上升到 70-80℃之间（正常轴承温度应该在 40 到 60 摄氏度之间），检修人员在停泵状态下盘车检查，泵浦无卡滞现象，为定位故障原因，岗位人员决定继续使用泵浦，并每小时记录泵浦声音和轴承温度，温度变化情况如图 4 所示。

图 4 第一次装复泵浦后轴承温度变化情况

通过温度变化情况图可以看出轴承温度在 24 小时后恒定在 91.5℃左右稳定，此时轴承运转声音正常，当泵浦运行至 48 小时后，下轴承再次发出异常响声，泵体周围明显有润滑脂流出，造成润滑脂流出的根本原因是因为轴承温度过高所导致，岗位人员立即停泵并再次进行故障分析。

根据第一次检修的情况，并综合当前故障现象，岗位人员判断高温环境是造成下轴承异响的原因，而导致下轴承高温的原因可能包括：

（1）新加工的机械密封压盖螺栓脱落导致泵在运行过程中产生偏磨震动，从而影响电机与泵体轴不对中，产生过热现象；

（2）润滑油加注过多、变质或过期导致上下轴承腔道内轴承润滑、冷却效果不良造成温度异常升高；

（3）轴承本身存在隐性故障，如存放库房过久导致内部无法得到润滑，保养不到位导致内部生锈等；

（4）轴承安装过程中不到位导致与轴承压盖进行摩擦产生热量导致温度过高；

（5）润滑问题：如果润滑油不足或润滑效果不佳，会导致轴承摩擦增加，从而使轴承温度升高。

（6）冷却系统故障：如果离心泵的冷却系统故障，无法有效散热，会导致轴承温度升高。

（7）运行时间过长：离心泵运行时间过长，会导致轴承承受的压力增加，从而使轴承温度升

（8）故障的机械部件：如果离心泵的机械部件存在故障，例如轴承、密封圈等部件损坏，会导致轴承承受异常压力，从而使轴承温度升高。

（9）环境温度过高：如果离心泵运行时的环境温度过高，也会导致轴承温度升高。

针对离心泵轴承温度升高的原因，需要针对具体情况进行分析和处理。例如，如果是因为润滑问题，可以检查润滑油的使用量或更换润滑油；如果是因为冷却系统故障，可以检查冷却系统的运行状态并修复故障；如果是因为运行时间过长，可以考虑更换更合适的离心泵或减少运行时间；如果是因为故障的机械部件，需要更换故障部件；如果是因为环境温度过高，可以考虑增加散热设备或减少运行时间。结合轴承温度监测数据及故障分析，导致温度上升的原因基本确定为润滑油加注过多、变质或过期导致上下轴承腔道内轴承润滑、冷却效果不良造成温度异常升高，为排除可能由于锂基润滑脂加注过多导致轴承腔内温度散热效果不好造成轴承异常的故障原因，通过在技术骨干全体一致通过可行性办法的情况下进行再次拆检，检修人员发现第一次检修时加工的机械密封轴承压盖螺栓紧固情况良好无脱落，且与水接触面正常，拆开轴承压盖后发现内部润滑脂由于温度过高已明显发黑；盘动轴承发现下部轴承有明显卡滞现象；泵轴本体无磨损。

经查上次加注的润滑脂有效期至 2020 年 6 月，已明显过期；另外下部轴承在库房的存放时间长达 10 年之久，其功能性存在问题隐患。

润滑脂过期使用后可能对泵浦造成以下问题：

减少润滑效果：润滑脂在过期后，其粘度和稠度可能会发生变化，导致润滑效果降低，无法有效减少摩擦和磨损。

增加磨损：由于润滑脂的粘度和稠度发生变化，泵浦轴承在运行时可能会产生更多的磨损，导致部件寿命缩短。

引起噪音：过期的润滑脂可能变硬，从而导致机械设备在运行时产生更多的噪音。

其次由于工作人员在加注润滑时有过量加注的可能导致轴承腔内温度散热效果差，也是造成温度上升的主要因素。

最后，技术人员对轴承再次进行换新并加注新锂润滑脂后再次启动海水泵，值班人员再次对泵浦轴承温度进行监测，如图 5 所示。

轴承温度在运行 12 小时后稳定维持在 60℃左右无上升趋势，岗位人员持续观察并记录泵浦声音和温度情况 10 天以上，发现轴承温度稳定无升高，且无异响产生，判断故障基本排除。

3 经验总结

该轮自 2000 年下水后海水泵壳体及与流体直接接触的表面以有明显的汽蚀现象，大大提高了各种故障的发生率；又因造成本次故障的主要是由于岗位人员错将过期的锂基润滑脂加入轴承腔中，且加注过量导致轴承散热效果不好，长时间持续异常高温情况下导致轴承烧蚀、磨损的根本原因，此次故障带来的启示是：

（1）值班人员在巡视过程中要认真仔细，经常性监测泵部的运转声音、温度、压力等，严防长时间出海造成人员巡视走马观花现象；

（2）人员在解决故障过程中要合理安排好人员分工，并制定好人员负责，确保修理过程正规有序，质量把控稳妥可靠；

（3）在备件准备过程中要确保备件的功能性是否满足使用需求，确保备件质量安全可靠；

（4）加强对库房备件的经常性保养工作，防止出现因保养不到位导致备件异常损耗；

船舶航行过程中巡视人员要加强对离心泵的监测，如有备用泵浦的情况下要制定好主备用手动切换的时间，严防长时间使用同一台离心水泵导致故障案例的概率增大。