离心泵维护‖了解轴承故障的外部因素及缓解措施

Ryan Ossman

Wheeler Bearing

在检查轴承故障模式时，外部因素往往是导致故障的主要原因，而非制造缺陷。尽管制造缺陷也可能存在，但更常见的故障原因包括环境影响、人为因素和应用损坏。每种因素都可能带来一系列不同类型的故障，因此了解并解决这些问题至关重要，以确保设备可靠高效地运行。外来污染、不当的安装和维护、潜在的电蚀现象以及温度升高都会显著缩短轴承的使用寿命。通过采用适当的处理方法、安装技术和技术进步，可以有效缓解这些问题。

环境因素在轴承的性能和使用寿命中扮演着至关重要的作用。运行环境直接影响轴承的密封性和润滑效果，而不当的材料选择会导致过早磨损、失效以及效率下降。因此，了解如何减轻环境因素的影响，对于确保轴承发挥最佳性能并延长使用寿命至关重要。

在灰尘、污垢或其它磨蚀性颗粒含量较高的环境中，轴承故障的风险很高。如果没有适当的密封，污染物可能会不受阻碍地进入轴承，并对轴承座圈和滚动体造成灾难性的损坏。进入轴承的外来颗粒物会造成磨损，导致性能下降、运行温度升高，并最终导致轴承故障。当这些颗粒物进入轴承的润滑系统时，它们就像研磨剂一样，在动、静零部件的配合表面上造成不均匀的磨损。

适当的外部密封措施能够有效减轻环境污染的影响。根据环境需求和资产的重要性，唇形密封和轴承隔离器可以提供不同程度的保护。唇形密封以摩擦为代价提供保护，而轴承隔离器则在成本上相对较高，但能提供更为可靠的保护。

唇形密封通常从外部压入轴承箱，内侧的“唇”部则依靠单弹簧或双弹簧加载紧贴旋转轴。如果密封过紧，会导致轴上出现磨损槽，从而使污染物渗透进来；而如果密封的内径过大，则污染物可能会通过密封与轴之间的缝隙进入。适当的轴和轴承箱的加工公差对密封的寿命和效果至关重要。这种基本的防护措施非常适用于低污染环境。

轴承隔离器是一种更高级别的轴承密封保护装置。它们基于与轴承相似的原理，由静止部件和旋转部件共同构成密封。静止部件被固定在轴承箱体内，而旋转部件则通过 O 形圈与轴面密封。隔离器利用一系列带有 O 形圈的内部榫槽结构，形成迷宫式的密封效果，能够在异物接触到轴承之前将其排出，同时有效排出使用过的润滑脂。

在选择密封方法时，必须考虑合适的材料。高温环境下，建议使用含氟聚合物弹性体和合成橡胶复合物材料，以确保密封不会熔化。同时，考虑到腐蚀因素，使用玻璃填充聚四氟乙烯（PTFE）轴承隔离器可能是替代青铜的更佳选择。在确定密封方法时，应根据污染物的性质和安装位置来决定基材。

从制造阶段开始，人为因素就影响着设备的质量。大多数人往往只能在设备到达目的地后才能决定如何进行处理。在这种情况下，良好的安装和维护实践能够帮助确保设备以最佳状态运行。

在安装旋转设备时，确保其与从动设备对中至关重要，这样才能确保轴承在制造商规定的公差范围内运行。为了实现正确的对中，技术人员必须考虑各种因素，包括每分钟转速（rpm）和运行温度。设备的转速会影响可用的运行间隙，而运行温度则决定了驱动系统中各个组件的温升。在充分了解这些因素后，技术人员可以借助激光系统来选择并实现合适的运行对中公差，从而确保设备的高效、稳定运行。

对中后将设备连接在一起时，必须小心谨慎。对于直接驱动的应用，驱动设备与被驱动设备同轴运行。两半联轴器应能够在没有外力的情况下正确定位，并通过紧定螺钉或其它机械方法锁定到位。如果强行将联轴器压入位置，可能会导致摩擦腐蚀压痕和额外轴向推力的产生。摩擦腐蚀压痕是指在滚动体的滚道上出现的冲击坑。这些冲击坑会对滚动体产生锤击作用，并持续导致滚道和滚动体的变形，最终可能引发过早的故障，通常是灾难性的故障。

轴承寿命还受到应用设备的工作状态和动力来源的影响，因此，检查设备的工作状态至关重要，以确保选择合适的轴承和润滑方式。例如，在振动马达等特定应用中，需要游隙更大的轴承和高压润滑脂，以应对振动产生的压痕效应。而在高速应用中，轴承则需加工到更严格的公差，以保证其性能和耐用性。

同样重要的是，要了解传动过程中是否因能量转换而产生循环电流（即轴电流），并通过传动系统进行传输。为此，必须采用适当的缓解技术，以消除或降低环流的影响。这对设备的使用寿命至关重要。

为了有效抑制循环电流，需要建立一条低阻抗的接地路径。通过使用碳基轴接地刷或导电微纤维的轴接地环，可以实现从旋转轴到地面的电流转移。这两种方法都应与绝缘或混合绝缘轴承配合使用，以确保为破坏性电流提供最佳的接地路径，同时不损坏轴承。此外，还有其它形式的轴承电流保护措施，可以有效解决变频器和输入电源方面的潜在问题。