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摘要：润滑油预供泵是润滑油系统中十分重要的设备，密切关系到机组柴油机的安全可靠，润滑油预供泵最常见的故障形式为泵出口压力低，本文通过对故障情况进行分析、检查，有效解决了该缺陷，保证柴油机备用的可靠性，为后续处理类似的缺陷提供了参考借鉴意义。
关键词：柴油机；润滑油泵；出口压力；
1.背景介绍
某核电站机组柴油机是法国PIELSTICK公司生产的16PA6B-V型柴油机。该型柴油机有16个气缸，分两列呈V型分布，每列8个气缸，额定功率为5000kW，转速为1000rpm，内循环采用加有乙二醇防冻液的冷却水冷却，外循环则采用风冷的形式冷却。
机组柴油发电机组润滑系统的作用是把清洁的、温度适宜的润滑油以一定的压力送到各个摩擦面进行润滑，以使柴油机各零部件能正常工作，避免零部件之间的干摩擦。热备用时，柴油机依靠润滑油预供泵将油底壳内的油送至凸轮轴轴瓦、曲轴轴瓦、涡轮增压器轴承、传动齿轮等部位，以便于柴油机能更迅速的启动并带上负载。两台泵一用一备，泵运行时出口压力设计值为不小于200Kpa，并且在单台泵无法满足出口压力要求时，两台泵可以同时运行。
润滑油预供泵为内啮合齿轮泵，主动轮与泵轴相连，从动轮通过轴套与泵壳相连，在主动轮与从动轮之间有月牙板，月牙板将吸油区和压油区隔开，当主动轮按照一定方向旋转时，从动轮也以相同方向旋转，在吸油区，齿轮脱开啮合处齿间容积逐渐扩大，形成真空，润滑油进入，填满各齿间，在压油区，齿轮进入啮合处齿间容积逐渐缩小，润滑油被挤压排出。主动轮与泵壳轴向间隙越大，润滑油从油泵出口高压区向油泵入口低压区的回流量越大，出口压力越低，反之则越高，因此，泵的出口压力主要是通过泵轴的轴向窜动量来调节。
2.缺陷描述
2018年9月7日，发现润滑油预供泵运行时出口压力为297Kpa，低于正常范围310-430Kpa，现场检查润滑油预供泵泵体及系统相关管道，未见明显异常，查询压力曲线后发现，自2018年8月29日起，泵出口压力从402Kpa逐渐下降至297Kpa。
3.原因分析及处理措施
3.1原因分析
根据润滑油预供泵结构形式，从技术上分析可能导致泵出口压力低的主要原因有以下几种：
1）泵齿轮、月牙板磨损，间隙变大导致压力降低；
2）入口管线堵塞导致压力降低；
3）油温过高导致压力降低；
4）出口安全阀回流导致压力降低；
5）泵轴端面间隙过大，高压油回流量大导致压力降低。
3.1.1泵齿轮磨损
齿轮泵长期运行，可能会造成泵内啮合的两齿轮及月牙板磨损，使其配合间隙过大，影响泵的出口压力及流量。泵内齿轮磨损是长年累月逐步形成的，导致泵的出口压力及流量也应该是随着运行时间的增长逐渐变小的，而本次缺陷润滑油预供泵的出口压力是一周时间内突然开始下降的，在此之前齿轮泵的出口压力基本无下降趋势。对泵进行解体检查，也未发现齿轮及月牙板磨损的现象，因此，排除了泵齿轮、月牙板磨损原因造成的该缺陷的可能。
3.1.2入口管线堵塞
当入口管线有异物堵塞时，致使泵吸油量减少导致泵出口流量和压力降低。柴油机润滑油系统是一个闭合回路，且润滑油进入柴油机的入口管线有自清洁过滤器，预供泵入口有滤网，理论上异物堵塞润滑油预供泵入口的可能性较小。在泵进行解体期间，对润滑油预供泵入口滤网、过滤器进行检查，未发现明显异物堵塞的情况，因此，排除了入口管线堵塞导致该缺陷的可能。
3.1.3油温过高
机组柴油机润滑油为美孚佳特412柴油机油，根据流体动力润滑的原理，在泵出力不变的情况下，油温升高，润滑油运动粘度降低，压力会随之降低，反之则压力升高。一般在柴油机刚停机的情况下，会短暂出现泵出口压力偏低的现象，随着润滑油的逐步冷却，泵出口压力会逐渐恢复至正常水平。经查询润滑油温度与泵出口压力曲线，2018年8月29日至9月7日期间，泵出口压力与润滑油温度并无明显相关性，因此，可以排除润滑油温高导致出口压力降低的因素。
3.1.4出口安全阀回流
润滑油预供泵出口安全阀连接泵的入口和出口，当齿轮油泵出口管线有堵塞，导致泵出口压力升高至一定程度后，安全阀开启，出入口连通，出口压力降低。
解体检查安全阀时，安全阀内无异物，且密封面和弹簧完好，未发现有明显缺陷，因此可以排除安全阀回流导致出口压力低的缺陷。
3.1.5泵轴端面间隙过大，高压油回流量大导致压力降低
润滑油预供泵泵轴一端为内啮合齿轮组，另一端由双列角接触球轴承承受径向载荷与轴向载荷，如下图1所示。当泵运行时，内啮合齿轮组受油压的作用下，泵轴就会向传动端方向产生轴向窜动，规程要求转子的轴向窜动量应处于0.14～0.22mm之间，如泵轴窜量过大，端面间隙增大，则可能导致润滑油从油泵出口高压区向油泵入口低压区的回流量过大，出口压力降低。
图1 轴承结构图
从安装工艺方面分析，影响泵轴端面间隙的主要因素有如下2个方面：
（1）安装时轴窜量调整过大；
（2）轴承磨损；
针对上述可能原因，下面将逐一进行深入分析、排查。
3.1.3.1.安装时轴窜量调整过大
泵轴回装时，要求转子总成靠近端盖，直到盘动泵轴无法转动，此时泵轴端面间隙为0。在泵轴上架好百分表，缓慢交叉紧固螺栓、顶丝，使得转子往外窜动，使转子的窜动量处于0.14～0.22mm之间，如安装时泵轴窜动量调整超过规程要求，则应在回装后泵的出口压力就会显示低于正常值，经查询维修后压力曲线，泵出口压力正常，因此，排除泵轴安装时轴窜量调整过大导致该缺陷的可能性。
3.1.3.2.轴承磨损导致轴向定位失效
通过对轴承结构进行分析，轴承磨损的主要表现形式为泵轴与轴承内圈发生相对运动，即轴承跑内圈，从而引起轴承与定位环磨损，轴承轴向定位失效，窜动量增大，导致泵运行期间泵轴端面间隙变大，泵出口压力降低。
齿轮泵解体检修，发现泵轴与轴承配合的轴颈处、轴承内圈均存在磨损痕迹，测量泵轴与轴承尺寸，配合间隙为0.02mm，根据轴承装配手册中公差配合的要求，该型号轴承内孔与轴的配合为h6，过盈量0.015mm，可见，泵轴与轴承已发生了磨损现象，同时，定位环、卡簧也出现了不同程度的磨损，如下图6，确认了造成该缺陷的原因为轴承跑内圈导致轴承磨损，泵轴窜量变大，润滑油从油泵出口高压区向油泵入口低压区的回流量过大，泵出口压力降低。
图2泵轴磨损图片
3.2处理措施
根据上述对该缺陷的原因分析，结合现场的维修情况，确认造成润滑油预供泵出口压力低的根本原因为轴承跑内圈导致轴承磨损。为彻底解决该缺陷，更换泵轴和轴承，测量泵轴与轴承内圈的尺寸，确保过盈量满足规程要求。
处理完成后，重新启泵，泵出口压力为380Kpa，运行至今已有9个月时间，运行稳定，未再出现出口压力低于300Kpa的现象。
4.总结与改进
本文通过理论分析、解体检查，找到了机组柴油机润滑油预供泵出口压力低的根本原因，并制定针对性的纠正行动，有效解决了该问题。后续仍需要密切关注该泵的运行情况，完善维修程序，明确泵轴与轴承的检查、装配的具体要求，优化轴承装配工艺，提高设备可靠性，保证机组柴油机的安全稳定运行。
参考文献
[1]陈梁，李涛．核反应堆核级设备检修工（初级技能 中级技能 高级技能）．北京，中国原子能出版社，2014：446-452
论文作者:窦建业
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/26
标签：压力论文; 润滑油论文; 轴承论文; 磨损论文; 柴油机论文; 内圈论文; 齿轮论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;