馬秋嬋

（惠州市惠州大堤東堤管理中心，廣東惠州 516000）

0.引言

斜式軸流泵水導(dǎo)軸承同立式軸流泵水導(dǎo)軸承有具有明顯的差異性，立式泵所承受的徑向力相對較小，而斜式軸流泵所承受的徑向力相對較大，因此對大型斜式軸流泵可靠性造成重大影響的零部件主要有水導(dǎo)軸承、水導(dǎo)軸承部件及結(jié)構(gòu)形式等。

1.概況

大型斜式軸流泵的優(yōu)勢在于機組受力均勻、水力性能良好、開挖深度小等，因此被越來越多的人所認可，特別是處于低揚程大流量之一工作狀況下，以往傳統(tǒng)的臥式及立式機組并不能滿足當(dāng)前需求，而在貫流機組并不完善的條件下，最好的選擇就是應(yīng)用斜式機組[1]。例如當(dāng)前位于上海浦東國際機場北端的江鎮(zhèn)河出海泵閘，其組成部分主要包括10m擋潮閘及40m/s裝機流量泵站，泵站一共裝設(shè)了6臺1600ZxB6.7-3.75型斜300軸流泵，同時配備了6臺YXZ380-24型異步電動機，此項工程建設(shè)的任務(wù)主要為外排機場內(nèi)部地面的雨水及長江口附近的飲水等[2]。其在實際運行期間發(fā)現(xiàn)，主水泵水導(dǎo)軸承遭受巨大的磨損，經(jīng)過解體大修之后，已經(jīng)將水導(dǎo)軸承磨損及因溫度過高而引發(fā)的機組頻繁跳閘等問題及時解決。

2.水導(dǎo)軸承特點

斜式泵機組內(nèi)的水導(dǎo)軸承需要對進一步承擔(dān)轉(zhuǎn)動部件的自重。因軸承長時間于存在一定壓力的水下浸沒，對于部分應(yīng)用透平油或者是清水潤滑的水導(dǎo)軸承來說，要求其不僅要有理想的承載耐磨能力，還要確保其擁有良好的潤滑條件，同時還要盡快裝置有完善的水密封及排漏水設(shè)施，從而避免泵內(nèi)存在泥沙等雜質(zhì)的水體大量進入到軸承內(nèi)[3]。若存在泥沙的水體已經(jīng)進入到油潤滑軸承內(nèi)，就會對原有的潤滑條件造成破壞，并對軸承造成損傷，使其在較短時間內(nèi)導(dǎo)致軸承失去效用。

3.水泵結(jié)構(gòu)形式

斜30°軸流泵的主要組成部件主要有出水彎管、出水直管、進水錐管、動葉外圈、推力軸承箱、水導(dǎo)軸承部件、泵軸部件、導(dǎo)葉體及葉輪部件等9大部分。泵殼體、轉(zhuǎn)子軸心相對于水平方向來說均需要傾斜30°左右，且退出的水流均經(jīng)過30°傾斜的殼體，之后經(jīng)由出水彎頭流道轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较蚺懦鯷4]。進水的流道一般為肘形進水，出水的流道往往為變徑擴散管，并通過快速閘門實現(xiàn)斷流。而水導(dǎo)軸承主要對徑向荷載進行承擔(dān)，并通過巴氏合金油脂對其進行潤滑處理，且軸承兩端位置需要通過橡膠進行油封，避免水進入到軸承內(nèi)部，水泵在應(yīng)用期間可以經(jīng)由牛油槍通過導(dǎo)葉體中預(yù)埋管定期注入潤滑油脂到水導(dǎo)軸承內(nèi)。

4.水導(dǎo)軸承部件

斜式泵機組運行的關(guān)鍵性技術(shù)為水導(dǎo)軸承運用，同時也是一類能對機組安全平穩(wěn)運行造成較大的影響的重要部件。因而，我們國家已經(jīng)建立的斜式機組在運用水導(dǎo)軸承期間均存在較多的問題[5]。例如，江鎮(zhèn)河出海泵站在運用水導(dǎo)軸承期間，曾詳細分析并研究了國內(nèi)外有關(guān)滑動軸承生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品及其技術(shù)，并同國內(nèi)有關(guān)專家意見共同分析之后，此項工程中的水導(dǎo)軸承利用#l銼基脂潤滑軸承；而軸瓦材料則選用巴氏合金軸承材料，潤滑油脂大多會經(jīng)由外部并通過下部位置導(dǎo)葉片內(nèi)的小孔于軸承內(nèi)部緩緩注入，確保整個軸承全部在潤滑油脂內(nèi)浸潤，而且運行期間需要定時將潤滑油脂添加到軸承內(nèi)部；軸承體以及軸瓦全部屬于軸向分半結(jié)構(gòu)，軸瓦及軸承體則需要通過燕尾槽澆注完成連接，同時還會設(shè)置測溫元件；且軸承兩端也會設(shè)置有兩道骨架進行全面密封處理，兩道骨架密封之間均需對其做油脂潤滑處理；此外，其在實際運行期間軸承所能承受的最大溫度為70℃。

5.水導(dǎo)軸瓦的選擇

一般情況下水導(dǎo)軸瓦材質(zhì)主要包括水潤滑的彈性塑料瓦、稀油潤滑的金屬巴氏合金以及油脂潤滑的金屬軸瓦等3大類。

（1）稀油潤滑的金屬巴氏合金特征：對于相對較大的徑向荷載及徑向的脈動載荷能有效承受、可靠性及安全性高、使用壽命比較久，這類軸承在大、中型等重點水利工程項目中的應(yīng)用愈發(fā)普遍。水導(dǎo)軸承一般情況下應(yīng)用重力高位油箱，通過對導(dǎo)葉片中的注油孔進行設(shè)置來有效潤滑軸承。泵站操作工作者可以很順利的通過油箱將油加入到導(dǎo)軸承內(nèi)，還能利用放油結(jié)構(gòu)對導(dǎo)軸承潤滑油的具體老化狀況進行全面了解，進而能及時對潤滑油周期進行更換處理。目前往往會在導(dǎo)葉體的導(dǎo)葉片中放置進、出油管，而且考慮到需要定期對潤滑油進行更換，因此會于軸承底部位置設(shè)置油管，確保已經(jīng)老化的潤滑油能盡快有效排出。其中上海太浦河泵站為應(yīng)用此項水導(dǎo)軸瓦材質(zhì)的典型水電站[6]。（2）油脂潤滑軸承的結(jié)構(gòu)從軸承本身及稀油潤滑油軸承在材料和密封等方面比較類似來看，應(yīng)用這種水導(dǎo)軸瓦材質(zhì)的水電站主要包括紅堆卜泵站、張家塘泵站、川頁德桂畔海泵站以及上海浦東機場泵站等。這類軸承在應(yīng)用期間需要定時注入適當(dāng)?shù)挠椭?，但是不能準確掌握充盈油腔的程度，因此只能通過壓力、溫度傳感器等對其進行間接性的檢測。對于部分長時間停機的排澇泵站來說，其機組在正常運行期間極易出現(xiàn)軸承內(nèi)潤滑油脂干結(jié)、變質(zhì)硬化等多種不良事件，而因此這一類軸承難以完成自動控制，且很容易引發(fā)燒瓦等危險。（3）水潤滑的彈性塑料瓦因自身選用的是水潤滑形式，因此對于泵的密封性并未有較高的要求，而低泵所配置的輔助性設(shè)備也相對比較簡單，對其進行管理時也較為方便[7]。因軸瓦運行期間大多在水中，因此不會發(fā)生突然燒瓦等危險問題，因而其具有較高的可靠性。其缺點在于因臥式、斜式泵等設(shè)備具有較大的徑向載荷，且自身線速度相對較低，泵在實際運行期間難以產(chǎn)生有效的水膜，因而會加大軸承的磨損，因此其大多在年運行時間相對較短的排澇泵站內(nèi)應(yīng)用。經(jīng)過有關(guān)研究后發(fā)現(xiàn)，稀油潤滑的金屬巴氏合金其導(dǎo)軸具有較理想的承散熱作用，且摩擦系數(shù)也不大，能形成比較良好的油膜，因此其潤滑效果非常理想。應(yīng)用此項水導(dǎo)軸瓦材質(zhì)的排澇泵站有文頭嶺排澇站、新民排澇站、臨江排澇站等。其中臨江排澇站導(dǎo)軸承瓦采用加拿大COMPAC橙色賽龍材料制作，軸瓦與導(dǎo)軸承殼體之間采用球面微動支座，以增加其自動調(diào)心功能，使軸瓦受力均衡，采用外接清水潤滑。

6.斜式軸流泵水導(dǎo)軸承磨損原因分析

6.1 水導(dǎo)軸承磨損基本情況

此次以上海江鎮(zhèn)河出海泵閘3#泵舉例，起動3#主泵運行期間，當(dāng)其運轉(zhuǎn)1min之后，水導(dǎo)軸承溫度從剛開始的21℃即刻升高到55℃，這時測溫保護就會開始動作，主機就會停止運行，而且水導(dǎo)軸承箱體位置存在較大的噪音及振動狀況，在及時檢修3#主泵之后顯示，水導(dǎo)軸承磨損可以劃分為幾個部分：（1）主軸軸承檔存在相對輕微的磨損；（2）軸瓦近葉輪端磨損狀況明顯，而且下軸瓦磨損非常嚴重，其表面的一部分巴氏合金已經(jīng)變?yōu)橐惑w，非常雜亂；（3）橡膠密封圈已經(jīng)出現(xiàn)明顯的老化，而且其同軸配合之間具有較大的間隙，且比設(shè)計間隙要大出很多；（4）葉輪流線罩表面及水泵軸近葉輪端存在較為明顯的氣蝕狀況[8]。

6.2 水導(dǎo)軸承磨損原因分析

（1）密封圈材質(zhì)：水泵應(yīng)用V型橡膠密封圈，其內(nèi)部存在金屬彈簧圈，若外部的水大量進入，其會在外部水壓下發(fā)生明顯膨脹，進而將外部水阻擋在外。因此需要密封圈的彈性要高，且耐蝕性、耐磨性及耐溫性都要比較理想，同時需要其有較長的壽命。因而，極可能是因為所用密封圈彈性及耐磨性低，使得含砂水大量涌入到軸承內(nèi)部，而導(dǎo)致軸瓦出現(xiàn)磨損；（2）安裝原因：由于水導(dǎo)軸承屬于一類滑動軸承，其安裝的中心線需要同另一端軸承中心線重合起來，不然會進一步磨損橡膠密封圈及滑動軸承。若密封圈出現(xiàn)較大磨損，則會導(dǎo)致含砂水進入到軸承內(nèi)，使軸承磨損愈發(fā)加重。因而，安裝同心度誤差太大是引發(fā)軸瓦磨損的異性關(guān)鍵性因素；（3）軸承頂間隙：軸承頂間隙比較小，其只有0.30mm，從而使鋰基潤滑脂不能順利進入到軸承進行潤滑，這時軸承溫度長時間處于高溫狀態(tài)，使瓦面磨損進一步加劇[9]。

7.斜式軸流泵水導(dǎo)軸承磨損處理對策

（1）水導(dǎo)軸承一定要接受測定安裝同心度、密封圈材質(zhì)以及性能等相關(guān)檢驗，對磨損原因進行明確之后給予其有效的修復(fù)處理，而不是僅僅對其進行密封圈更換及軸瓦修整等手段進行修復(fù)。修復(fù)期間著重測量及測定主軸同心度偏差、軸瓦孔徑變化、密封圈的內(nèi)外徑及兩側(cè)面磨損變化等。（2）對于部分磨損比較嚴重的水導(dǎo)軸承來說，需要再次澆注巴氏合金，軸承襯瓦內(nèi)徑需要通過大軸軸頸噴鍍后的外徑進行明確；（3）精心研刮水導(dǎo)軸承軸瓦，保證其接觸面積超過70%；（4）安裝期間在對葉片間隙合格情況進行考慮的同時，需要對大軸與軸承下半部分進行合理調(diào)整，保證軸與軸瓦前后兩端底部能夠?qū)崿F(xiàn)徹底的接觸，同時對大軸及軸瓦兩側(cè)間隙進行合理調(diào)整。

8.結(jié)語

水導(dǎo)軸承出現(xiàn)嚴重的損壞及磨損，會明顯增大機組軸線動擺度，使振動也進一步加重，而且還會進一步引發(fā)葉片碰殼等不良事件，從而對其正常運行造成嚴重影響，因此應(yīng)當(dāng)盡快找出斜式軸流泵水導(dǎo)軸承磨損的具體原因并對其進行系統(tǒng)且全面的分析，從而制定出切實可行的解決及處理措施，確保其能長期平穩(wěn)安全運行。