摘要 分析了護(hù)管式清水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)原理，并與傳統(tǒng)水潤(rùn)滑軸承進(jìn)行了比較，介紹了護(hù)管式清水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承在大型立式
水泵中替代油軸承的應(yīng)用情況，并指出水潤(rùn)滑軸承用于大型立式
水泵時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 大型立式
水泵 水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承 應(yīng)用
1 問(wèn)題的提出
立式
水泵機(jī)組，由于結(jié)構(gòu)、制造、安裝誤差、來(lái)流等各方面原因，運(yùn)行時(shí)主軸和葉輪受徑向力作用，
水泵導(dǎo)軸承起著穩(wěn)定泵軸和葉輪的作用。導(dǎo)軸承最早采用橡膠材料，河水潤(rùn)滑。隨著
水泵向大型化發(fā)展，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的不平衡徑向力隨之增大，盡管后來(lái)又采用了耐磨性能更好的聚胺酯等其它材料，并采用清水潤(rùn)滑，但效果不好，軸承材料極易磨損，河水水質(zhì)差時(shí)運(yùn)行壽命只有數(shù)百小時(shí)。檢查發(fā)現(xiàn)，被磨損軸承內(nèi)壁嵌有大量沙粒，說(shuō)明清水裝置密封效果不好，河水中泥沙仍會(huì)進(jìn)入軸承。所以，后來(lái)在大型立式
水泵中普遍采用油潤(rùn)滑巴氏合金導(dǎo)軸承，增加其承載抗磨能力。但油軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，致命的缺點(diǎn)就是下面的水密封裝置不可靠，經(jīng)常失效大量漏水，而致軸承浸水受損�？紤]到清水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，只要保證河水中泥沙不進(jìn)入，其運(yùn)行壽命就有可能大大延長(zhǎng)。分析其問(wèn)題所在，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將油軸承改為水軸承。
2 兩種清水潤(rùn)滑軸承結(jié)構(gòu)比較
2.1 橡皮板密封清水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承
傳統(tǒng)的橡皮板密封清水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承考慮到河水潤(rùn)滑泥沙磨損比較嚴(yán)重，在軸承頂部設(shè)清水箱，供以壓力清水潤(rùn)滑。這種結(jié)構(gòu)在多泥沙泵站效果仍不理想，泵體內(nèi)河水中的泥沙仍會(huì)進(jìn)入軸承，破壞軸襯和軸頸。其原因是水體由下部經(jīng)導(dǎo)葉槽流出后，過(guò)流斷面突然擴(kuò)大，在清水箱頂部形成回流區(qū)，水流速度減緩，水中泥沙受重力作用沉積下來(lái)，并經(jīng)橡皮板密封間隙落入清水箱和軸承間隙，起磨料作用損壞軸承。
2.2 護(hù)管式清水潤(rùn)滑軸承
護(hù)管式清水潤(rùn)滑軸承，保留原油軸承
水泵導(dǎo)葉體后導(dǎo)水錐及泵軸護(hù)管，在泵體外護(hù)管上端與泵軸之間增設(shè)動(dòng)水密封裝置，通過(guò)葉片內(nèi)預(yù)埋管或護(hù)管上部向?qū)лS承供以清水，壓力大于泵內(nèi)水體，清水沿軸承內(nèi)壁水槽向下流動(dòng)，形成潤(rùn)滑。這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的橡皮板密封清水潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)相比，軸承上部完全與泵內(nèi)水體隔絕開(kāi)，能夠保證河水中泥沙不會(huì)進(jìn)入軸承，使軸承有很好的潤(rùn)滑條件。這與文獻(xiàn)［1］介紹的小型立軸導(dǎo)葉式泵抽送泥沙水的防護(hù)措施恰好一致。
3 油軸承改為水軸承的應(yīng)用實(shí)例
3.1 應(yīng)用背景
江蘇省江都第三抽水站裝機(jī)ZL13.5—8大型立式
水泵配套1600kW立式可逆變極電機(jī)10臺(tái)套，
水泵葉輪直徑D=2.0m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程8m，設(shè)計(jì)流量13.5m3s。
水泵采用雙畢托管式油潤(rùn)滑合金軸承，軸承設(shè)于導(dǎo)葉體輪轂內(nèi)，輪轂下部采用梳齒迷宮環(huán)密封裝置，輪轂上部與對(duì)開(kāi)型后導(dǎo)水錐及固定的護(hù)管連接，護(hù)管設(shè)于泵軸外側(cè)并穿出泵蓋，護(hù)管外壁與泵蓋間設(shè)靜水封，護(hù)管內(nèi)側(cè)與泵軸之間與大氣相通［2］，阻止泵內(nèi)水體進(jìn)入導(dǎo)葉體輪轂腔損壞油軸承。
這種軸承應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為：(1)自循環(huán)輸油畢托管常折斷，軸承體底部轉(zhuǎn)動(dòng)油盆的潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)上油箱，軸承與軸頸發(fā)生干摩擦而損壞；(2)軸承下部梳齒迷宮環(huán)密封泄漏量大，漏水排水不及，導(dǎo)葉體輪轂內(nèi)泄漏水水位上升，超過(guò)允許最高水位而致軸承浸水受損。每臺(tái)
水泵都發(fā)生過(guò)此類故障，平均每臺(tái)發(fā)生4次左右，最多的超過(guò)10次，而且往往發(fā)生在排澇抗旱緊張階段，不得不搶修更換軸承，有時(shí)還需將機(jī)組全部拆開(kāi)，吊出泵軸對(duì)軸頸進(jìn)行噴鍍處理，由于時(shí)間短、人力緊、環(huán)境差(其它機(jī)組仍在運(yùn)行)，搶修機(jī)組的質(zhì)量很難得到保證，往往連續(xù)發(fā)生故障，嚴(yán)重影響機(jī)組的可靠性和設(shè)備完好率，增加檢修費(fèi)用和工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
鑒于上述情況，于1972年前后將3#、8#
水泵油潤(rùn)滑軸承改為水潤(rùn)滑軸承后分別于1996年和1997年進(jìn)行全面解體檢查、周期性大修。當(dāng)時(shí)已運(yùn)行15年，運(yùn)行時(shí)數(shù)達(dá)50000h，超過(guò)7～10年的大修周期，其間
水泵工作狀態(tài)一直良好(其它
水泵油軸承15年期間平均每臺(tái)檢修2～3次)，解體后檢查測(cè)量軸承磨損僅1mm，機(jī)組運(yùn)行可靠性和
水泵軸承壽命都大大提高，節(jié)省了維修費(fèi)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
相反，第四抽水站一臺(tái)軸承油潤(rùn)滑改成水潤(rùn)滑的
水泵，在短短的一年多時(shí)間內(nèi)，軸承發(fā)生3次故障而大修，最嚴(yán)重的是1991年大水緊張排澇期間，軸承磨損至軸承體，軸承體反過(guò)來(lái)又將泵軸頸拉出1～2mm深的凹痕，并發(fā)生葉片碰殼。之所以出現(xiàn)這種情況，主要是去除了泵軸護(hù)管，采用河水潤(rùn)滑，而河水含沙量較大。此外，
水泵更大(D=3.1m)，軸承承受的徑向力也更大，是造成軸承損壞的又一原因。
4 大型立式
水泵采用水潤(rùn)滑軸承應(yīng)該注意的主要問(wèn)題
葉輪直徑2m以上的立式
水泵油潤(rùn)滑軸承改用水潤(rùn)滑軸承，具有可靠性好、成本低、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。該軸承同時(shí)也適用于新設(shè)計(jì)制造的大型立式
水泵。但由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件徑向不平衡力大，而水潤(rùn)滑軸承采用的非金屬材料承載能力與巴氏合金相比相對(duì)較差，耐磨能力與潤(rùn)滑水質(zhì)關(guān)系極大，使用應(yīng)注意以下問(wèn)題。
4.1 采用護(hù)管式清水潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)
實(shí)踐證明，護(hù)管式清水潤(rùn)滑軸承能夠有效防止泥沙進(jìn)入軸承，采用這種結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑清水必須具有足夠的流量和壓力，保證清水潤(rùn)滑。在泵體外護(hù)管與泵軸之間設(shè)動(dòng)水封，該處泵軸擺度及護(hù)管內(nèi)側(cè)與泵軸的同軸度應(yīng)符合要求。否則，泵軸水封效果不好，潤(rùn)滑清水大量泄漏，而致水壓不能形成，而且大量漏水還會(huì)造成排水、環(huán)境問(wèn)題，甚至冒出的水柱危及上面的電機(jī)。
4.2 合理設(shè)計(jì)軸承
要合理設(shè)計(jì)軸承，首先要確定合理的軸承設(shè)計(jì)載荷。
水泵導(dǎo)軸承實(shí)際載荷由配套電機(jī)電磁不平衡力、機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件機(jī)械不平衡力和
水泵水力不平衡力構(gòu)成。筆者通過(guò)對(duì)軸承載荷影響因素的全面分析，提出了設(shè)計(jì)載荷的確定方法。設(shè)計(jì)載荷確定后，選用承載及耐磨能力強(qiáng)的非金屬軸承材料，軸承結(jié)構(gòu)特別是潤(rùn)滑水槽尺寸，要滿足材料承壓面積和軸承潤(rùn)滑能力兩方面要求。
4.3 減小導(dǎo)軸承載荷
泵機(jī)組部件制造安裝質(zhì)量誤差及有關(guān)結(jié)構(gòu)是造成
水泵導(dǎo)軸承載荷的根本原因。減小軸承載荷的途徑有：提高電機(jī)空氣間隙對(duì)稱均勻程度：減小轉(zhuǎn)動(dòng)部件偏心質(zhì)量；設(shè)置泵軸護(hù)管，同時(shí)可以消除泵軸繞流阻力；測(cè)量調(diào)整葉片角度一致，減小角度誤差；設(shè)計(jì)高質(zhì)量的進(jìn)水流道，減小葉輪來(lái)流非軸對(duì)稱。特別是機(jī)組安裝時(shí)，盡可能減小安裝誤差，注意控制安裝誤差方向，使其造成的軸承各分載荷作用方向相反，相互抵消，可以大大減小軸承實(shí)際工作載荷，延長(zhǎng)軸承使用壽命。
5 結(jié)論
與軸承相比，大型立式
水泵采用護(hù)管式清水潤(rùn)滑軸承，其能夠阻止泵抽引水體泥沙進(jìn)入軸承，因而不但具有投資省、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，而且可靠性好，工作壽命長(zhǎng)。只要設(shè)計(jì)合理，保證潤(rùn)滑清水水質(zhì)、壓力和流量，提高安裝質(zhì)量，減小軸承工作載荷，保證護(hù)管與泵軸之間的水封性能，護(hù)管式清水潤(rùn)滑軸承在低揚(yáng)程大型立式
水泵中有推廣應(yīng)用價(jià)值。
