解決真空潤滑油站油泵不泵油問題

王明山 耿旭輝

中國燃?xì)鉁u輪研究院 四川綿陽市

一、概述

真空潤滑油站原理和結(jié)構(gòu)見圖1、圖2，油站主要由兩臺供油泵、1臺循環(huán)油泵、過濾器和冷卻器組成。運(yùn)行時(shí)油站內(nèi)部處于真空狀態(tài)（絕對壓力1kPa），油站主要是對處于絕對壓力1kPa處的高速滑動軸承進(jìn)行供油潤滑。在設(shè)備調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)油站密封不嚴(yán)，絕對壓力只能達(dá)到1.7kPa，且3臺油泵在絕對壓力2kPa以下時(shí)不泵油，無法滿足油站在絕對壓力1kPa時(shí)的設(shè)計(jì)使用要求。

二、原因分析

真空潤滑油站由于使用條件苛刻，通過查閱相關(guān)資料及對油站結(jié)構(gòu)的認(rèn)真分析，認(rèn)為真空潤滑油站油泵不泵油的主要原因有4方面（圖3）。

（1）油站內(nèi)部絕對壓力只有1kPa，導(dǎo)致油泵入口壓力很低，而從油站設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析，油站采用的是上吸式吸油，吸油阻力大，可能導(dǎo)致吸油不暢。

（2）油站密封不嚴(yán)，導(dǎo)致油站內(nèi)部油液冒泡嚴(yán)重，油泵吸入空氣。

（3）油泵出口單向閥在真空狀態(tài)下卡死，導(dǎo)致管路無油。

（4）油泵本身性能問題，不適合在真空狀態(tài)下工作。

三、處理方案及措施

（1）解決油站密封不嚴(yán)問題。通過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)油站漏氣主要是由于油泵電機(jī)安裝座設(shè)計(jì)不合理，空氣從安裝座邊緣及電機(jī)軸承間隙處進(jìn)入油箱內(nèi)部。為此，將電機(jī)安裝座做了如圖4所示的改進(jìn)。改進(jìn)后，油站密封能力得到了很大提高，由之前的1.7kPa絕對壓力提高到了350Pa絕對壓力，滿足了實(shí)際運(yùn)行需要，但在該狀態(tài)下，油泵不泵油問題仍然存在。

（2）改上吸式吸油為倒灌式吸油并短接油泵出口單向閥。由于油箱壓力為負(fù)壓，而油泵采取的是上吸式吸油，增加了吸程阻力。為了減小油泵的吸程阻力，設(shè)計(jì)了一加長旋轉(zhuǎn)軸（圖5），使油泵處于油液液面以下（即倒灌式吸油），同時(shí)拆除油泵出口單向閥并短接管路。在試驗(yàn)狀態(tài)啟動油泵，油泵仍然不泵油。

（3）更換新油泵。在上述兩個(gè)處理方案無效的情況下，懷疑油泵本身性能滿足不了使用要求，油泵的必須汽蝕余量大。由于單位的潤滑油站使用環(huán)境特殊，油泵需要在真空環(huán)境下工作，于是泵的進(jìn)口壓力就被大大地降低，這就要求泵的密閉性好、效率高、入口壓力損失低，必需汽蝕余量小。如果必須汽蝕余量過大，則油泵的吸程相對就小，可能造成不能吸油。根據(jù)計(jì)算公式（1）可計(jì)算泵裝置的有效汽蝕余量。

圖1 真空潤滑油站原理圖

圖2 真空潤滑油站結(jié)構(gòu)

圖3 油站油泵不泵油的可能原因

式中NHSHa——泵裝置的有效汽蝕余量，m

P——油箱壓力，Pa

圖4 電機(jī)安裝座示意圖

Pv——潤滑油飽和蒸汽壓，Pa

ρ——潤滑油密度，kg/m3

g——9.8N/kg

H——液面至泵中心凈液柱壓力，m

Hs——吸入管道壓力損失，m

式中NHSHr——泵必須汽蝕余量，m

H′——安全余量

結(jié)合單位潤滑油站的結(jié)構(gòu)及使用環(huán)境，油箱壓力為1kPa，潤滑油飽和蒸汽壓未知，暫時(shí)忽略，潤滑油密度0.8×103kg/m3，油泵埋入液面0.35m，由于無吸油管道，故吸油管道壓力損失為零，根據(jù)公式（1）計(jì)算得到泵裝置的有效汽蝕余量NHSHa為0.48m，安全余量取 0.3m，根據(jù)公式（2），則油泵的必須汽蝕余量NHSHr必須＜0.18m。通過查閱資料及咨詢相關(guān)廠家，油站生產(chǎn)廠家選用油泵的必須汽蝕余量約為2.2m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需的必須汽蝕余量，造成油泵不能吸油。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，重新購買了1臺必須汽蝕余量約為0.1m油泵，更換后進(jìn)行試驗(yàn)，油泵在絕對壓力為740Pa的狀態(tài)下能夠正常啟動并工作，油泵不泵油的問題得以解決。根據(jù)改進(jìn)效果，對油站的其他兩臺油泵也進(jìn)行了改進(jìn)。

四、結(jié)論

在選用泵時(shí)，被選泵的必須汽蝕余量應(yīng)滿足被送液體的特性和泵安裝使用條件的要求，特別對于使用環(huán)境有特殊要求的情況，更需對泵的有效汽蝕余量進(jìn)行計(jì)算校核，使其滿足公式（2）條件，保證泵的正常運(yùn)行。

圖5 加長旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)