立式水泵推力瓦温度高分析

  本文主要针对大型水泵推力轴承中的重要部件的磨损、变形以及由此而引发的润滑、调整问题，运用理论分析和探讨的方法，结合多年来对实际设备所出现问题的探讨及经验积累，进行综合分析。
关键词:磨损；变形；润滑；轴承
    1.1.大型立式水泵的推力轴承，是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主要由推力瓦、镜板、推力头、冷却器等部件组成。推力瓦是推力轴承中的重要部件，它是整个机组转动部分和固定部分的摩擦面，并且承受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。轴承运转时，要求各轴瓦均匀地承受推力负荷，如果各轴瓦受力不均，将产生较大温差，造成个别轴瓦温度增高，瓦面变形磨损增大，影响机组安全运行。在额定工况下，推力瓦温度不得超过70℃，但如能使各推力瓦受力均匀，则可提高推力轴承的承载能力，减缓推力瓦磨损及热变形，同时也防止镜板的磨损，提高设备运行的稳定性，所以，除设计和制造上必须保证其必要的条件外，安装、检修、维护调试对机组综合性能起着重要的作用。
    1.2.推力轴承要保证在油润滑条件下运行，必须使出油边的最小油膜厚度，符合设计值。这就要求镜板有较高的精度和较低的粗糙度，如果镜板的粗糙度高，则轴承摩擦损耗增大。镜面如有伤痕或锈蚀等缺陷，则可能破坏油膜，甚至造成烧瓦事故。所以，镜板研磨、推力瓦刮削以及对镜板、推力瓦的检修调整工作就显得十分重要。另外，要求镜板保证其波浪度，其平行度根据不同的机组一般为0.02mm/m，推力瓦之间相互高差一般控制在0.02mm之内，即要求推力瓦的平面度与镜板的平面度相近才行。如果，镜板与推力瓦的平面度不好，其偏差超过了最小油膜厚度，会破坏推力瓦与镜扳之间所建立的油膜。推力轴承就会在半干摩擦或干摩擦状态下运行，造成烧瓦事故或瓦面损坏。
    1.3.研磨镜板和刮削推力瓦是立式泵（大型立式水泵）必不可少的项目。只要使推力瓦具有良好的平面性，与镜板有良好的接触性，保证水泵机组启动时，在推力瓦瓦面与镜板之间迅速建立起油膜，并在机组运转时始终保持有一定的油膜厚度而不被破坏，才能保证推力轴承良好的稳定性和运行的安全可靠。
    原因分析
    推力轴承按其支柱形式不同主要分为刚性支柱式、液压支柱式、平衡块式三种，因立式水泵轴向负荷相对水轮机等大型设备较小，所以，立式水泵普遍所采用的是刚性支柱式，它的缺点主要集中为检修后或安装调水平难、受力不易调整，调整工作量大，运行时各瓦块的负荷不均。推力瓦是推力轴承中的主要部件，呈扇型分块式。一般在轴瓦的钢坯上浇注一层厚约5mm的锡基轴承合金，由于轴瓦受力不十分均匀，尽管轴瓦的底部有托瓦（均匀受力，减少变型），但水泵经过长期运行，还是不可避免地出现磨损变形。经过长期检修观察，总结分如下原因。
    2.1.保证机组启动时，在推力瓦面与镜板之间应迅速建立起油膜，并在机组运行时，始终保证有一定的油膜厚度而不被破坏，才能保证机组安全可靠的运行。事实上当镜板与瓦面相对旋转时，将润滑油带进镜板与推力瓦的接触面间，形成一层油膜，使镜板与瓦面之间形成液体摩擦。进油侧比出油侧油膜厚，即形成楔形油膜。也就是说，泵组在正常运行时，通过镜板传递的轴向力（包括转子重量、轴、镜板重量等），是通过镜板与推力瓦之间的高压油膜而传递给推力瓦承受的。即泵组正常运行时，由于油膜的作用，使静止与转动部分两平面之间通过油膜而分开，镜板是悬浮在推力瓦上，而并非处于半干摩擦或干摩擦状态，如果处于半干摩擦或干摩擦状态，则会发生严重的瓦面磨损或烧瓦事故。
    2.2.镜板是推力轴承的关键部件之一，当轴承运行时，油膜厚度只有0.03-0.07mm。因此，要求镜板有较高的精度和较低的粗糙度。第一、镜板的粗糙度高，轴承的磨损增加；镜板表面有伤痕、硬点、毛刺等缺陷，轻则致使镜面出现磨痕，而影响推力瓦，重则破坏油膜出现事故，这是镜板表面出现划痕的原因之一。第二、镜板采用45号锻钢制成，两平面的硬度值一般为180-220HB，镜面硬度差值小于30HB。但个别镜板，因刚度偏小，在长期运行后产生微小变形，且镜板在制造加工过程中不可避免地产生波浪度。因推力瓦瓦面采用钢瓦坯面加工鸠尾槽浇铸巴氏合金，故其硬度低，易引起划痕。这也是产生磨痕、划痕的原因之一。
    还有如下因素加之如上所述的一些不利因素并和这些因素相结合，也会导致镜板及推力瓦的磨损或出现划痕，即：
    2.2.1.卡环厚薄不均，影响推力头平面与主轴的垂直度。这一点如不是首次安装一般不会出现，但在特殊情况下也会出现。
    2.2.2.推力头底面与主轴的垂直度不好。 
    2.2.3.推力头与镜板之间绝缘垫厚薄不均，即：加垫不合理或在检修时未将上次的绝缘垫进行登记复原而加错垫。所以在检修时一定要严格检修工序工艺，加强责任心。
    结论
    为保证大型水泵的运行稳定性，应对推力轴承系统，进行科学调整和综合治理。通过以上诸项分析，对所发现的问题，提出以下相应对策和解决的办法，以促进设备的不断完善。
    3.1.推力瓦方面
    3.1.1.改善推力油冷却器的水循环，降低推力轴承油温，以减小推力瓦的热变形，因轴瓦受力不均，运行中轴瓦温差一般达5-8℃，所以还要进行推力轴承受力调整。
    3.1.2.根据推力轴承有关参数要求及润滑油选用原则，选用适合的润滑油牌号。严格检修工艺质量，保证过滤油质量，避免油中杂质进入。
    3.1.3.在轴瓦刮削时，注意在轴瓦中部约轴瓦瓦面积1/2的扇形刮低0.02∽0.03mm，刮削后瓦面达3-5点/平方厘米。
    3.1.4.提高传动主轴与镜板的垂直度，保证镜板、上机架水平在0.02mm/m之内，也就是通过刮削推力头与镜板之间绝缘垫来实现。调整轴线时，首先要调整好推力瓦水平高差、镜板等水平，然后调整机组总轴线并保证各处摆度符合质量要求。检修后测定机组油温、瓦温、振动值及推力油膜厚度来评判机组。
    3.2.镜板方面
    3.2.1.依测定结果，进行绝缘垫的刮削调整，保证镜板与主轴的垂直度。测定推力头与镜板、推力瓦与镜板的绝缘（其相互绝缘电阻大于1MΩ，充油后大于0.3 MΩ），防止轴电流侵蚀镜板，引起油温升高瓦面变形或烧瓦事故，或镜板损坏现象。以及由此而出现的润滑油变黑劣化现象等。 
    3.2.2.检修中发现镜板有锈蚀、划痕、磨痕等应进行研磨，研磨后镜板表面粗糙度达到0.05μm以下。合理选用研磨材料用M5-M 10粒度的Cr2O3进行研磨,控制研磨转速，经粗、精、细磨削达到质量要求。或送制造厂进行精车研磨或珩磨处理。