軸流泵電機上導(dǎo)瓦過熱原因及對策的分析

肇慶市鼎湖區(qū)廣利電排分站 廣東肇慶 526000

摘要：本文主要針對軸流泵電機上導(dǎo)瓦過熱原因及對策展開了分析，通過結(jié)合具體的實例，對上導(dǎo)瓦過熱的原因作了詳細(xì)的闡述，并提出了相應(yīng)有效的方法對策，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：軸流泵電機；上導(dǎo)瓦；過熱

前言

軸流泵是靠旋輪葉輪的葉片對液體產(chǎn)生的作用力使液體沿軸線方向輸送的泵，有立式、臥式及斜式數(shù)種。軸流泵的電機作為促使軸流泵運行的重要設(shè)備，保障其正常運行非常重要。本文就鼎湖區(qū)羅隱泵站3#機組軸流泵電機上導(dǎo)瓦過熱原因及對策進(jìn)行分析，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 上導(dǎo)瓦過熱原因分析

有多種情況會引致上導(dǎo)軸瓦溫度未能平穩(wěn)并不斷上升，筆者主要從徑向滑動軸承的幾個關(guān)鍵點進(jìn)行分析。

1.1 導(dǎo)向瓦摩擦熱分析

電機運作時，軸頸和軸瓦摩擦功生成上導(dǎo)軸瓦熱量，徑向軸承于承載區(qū)的摩擦功耗

Pμ=μFυ（1）

公式中μ 為軸承摩擦系數(shù)，υ 為軸頸圓周速度，兩個值在電機運作油膜建立時達(dá)流體動力潤滑后被視作常數(shù)，限制徑向載荷F是降低摩擦功減少摩擦熱的對策。上導(dǎo)軸承徑向載荷分析分別為：主軸以主軸上轉(zhuǎn)動部件質(zhì)心偏心產(chǎn)生的慣性離心力、葉輪所受的水力不平衡力、電機不平衡磁拉力。當(dāng)中主軸以及主軸上轉(zhuǎn)動部件質(zhì)心偏心產(chǎn)生的慣性離心力一般認(rèn)為在電機制造時就已產(chǎn)生，而且出廠時做過動平衡試驗應(yīng)視為合格，只有電機不平衡磁拉力和葉輪水力不平衡力可能是在安裝過程中產(chǎn)生，可以通過后期調(diào)整減輕。

1.2 上導(dǎo)軸承流體動力潤滑條件分析

軸頸與軸瓦的相對圓周運動能夠?qū)櫥蛶胼S承間隙并建立穩(wěn)固的油膜使流體動力潤滑建立。在流體動力潤滑條件下才能夠降低μ值，從而減少摩擦功。

為此我們打開油缸檢查了四塊導(dǎo)瓦與主軸推力頭軸頸間的間隙，見表1。

表1 導(dǎo)向瓦與主軸推力頭軸頸間的間隙 單位：mm

東西南北

0.09<0.010.060.04

西側(cè)導(dǎo)瓦間隙明顯不符合標(biāo)準(zhǔn)，根本無法建立穩(wěn)定的油膜，實際上推力頭軸頸和軸瓦處于半干摩擦狀態(tài)，大中型立式機組上導(dǎo)雙邊間隙應(yīng)該在12-16 絲最為合理。

同時我們還對四塊導(dǎo)瓦的瓦面狀況檢查發(fā)現(xiàn)，四塊上導(dǎo)瓦雖然都經(jīng)過刮研，但是由于經(jīng)過兩年多運行，在抗重螺絲相對應(yīng)的一側(cè)瓦面由于承重形變出現(xiàn)較多磨光的點，最大點直徑2mm，這些點處于瓦面和軸頸接觸的最突出位置，影響油膜的完整。

1.3 上導(dǎo)瓦熱平衡分析

在實際運行過程中，我們記錄了機組運行1.5h、2h、3h 后幾個關(guān)鍵部件用電阻式溫度儀測得的溫升情況，見表2。

表2 關(guān)鍵部件用電阻式溫度儀測得的溫升情況

運行推力瓦上導(dǎo)瓦下導(dǎo)瓦上油下油

時間溫度1溫度溫度溫度溫度

0.0020.22020.120.220.4

0.5025.225.824.422.722.1

1.5027.740.334.525.125.3

2.0028.442.835.526.126.5

3.002943.936.226.627

圖1 溫度對比圖

見圖1，于上油缸內(nèi)的推力瓦溫度和潤滑油溫度相近且緩慢上升，而上導(dǎo)瓦溫度高于油溫，可斷定上導(dǎo)瓦沒能被潤滑油有效帶走熱量是溫度持續(xù)升高的主要原因。上導(dǎo)軸承熱平衡的條件：單位時間內(nèi)軸承所產(chǎn)生摩擦熱量等于同時間內(nèi)流動的油所帶走的熱量及軸承散發(fā)的熱和。用公式可表述為：

μFυ=CpρqVΔt+πBdαbΔt（2）

式中Cp 為潤滑油比定壓熱容，ρ 為潤滑油密度，Bd 為瓦面散熱面積，αb 為軸承表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，Δt 為潤滑油溫升，這些在給定的機組中都是定值、常數(shù)，只有qV 是導(dǎo)瓦上的潤滑油體積流量是變量，可調(diào)節(jié)。要達(dá)到熱平衡，使導(dǎo)瓦和油溫相近就要提高潤滑油體積流量。

圖2 立式電機上機架油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)

從圖2 可以看到油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)，平時油缸內(nèi)的汽輪機油油位加至抗重螺絲中心也就是上導(dǎo)軸承中心線位置，但運行時推力頭和主軸高速旋轉(zhuǎn)會帶動油液旋轉(zhuǎn)，油液在油缸內(nèi)會向油缸壁盤升形成一個四周高中心低的旋轉(zhuǎn)拋物面，于油缸中心導(dǎo)瓦處的油位已低于中心線位置。因此導(dǎo)瓦沒有充足的潤滑液膜可以冷卻瓦面。

2 消除上導(dǎo)瓦過熱的方法與對策

針對上述找出的幾個主要原因，我們分別采取四項措施進(jìn)行技術(shù)改造。

2.1 減小電機上導(dǎo)軸承徑向力

據(jù)前面分析，上導(dǎo)瓦徑向力主要來自電機定子磁場不平衡磁拉力，在忽略電網(wǎng)質(zhì)量影響下，電機磁拉力平衡與否可通過測量定轉(zhuǎn)子空氣間隙來衡量，其中一臺機組空氣間隙測量結(jié)果如表3 所示。

表3 機組空氣間隙測量結(jié)果

按規(guī)定，各間隙與平均間隙之差不應(yīng)超過平均間隙的10%，從表3 中可以看到上部間隙超出標(biāo)準(zhǔn)，因此給上導(dǎo)瓦帶來了額外徑向載荷。葉輪所受水力不平衡力對于開敞式軸流泵來說取決于葉片安裝角度，經(jīng)檢查葉輪四片泵葉安裝角度均為-4°，符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。通過對電機擺度進(jìn)行調(diào)整，對主軸中心和電機轉(zhuǎn)子中心重新定中，使得磁場中心處于轉(zhuǎn)動部分幾何中心，減少了上導(dǎo)瓦的徑向載荷。

2.2 調(diào)整上導(dǎo)軸瓦間隙

將四塊上導(dǎo)瓦的雙邊間隙調(diào)整到0.12～0.16mm，單邊間隙調(diào)整到0.04～0.08mm 范圍之內(nèi)；在上導(dǎo)瓦進(jìn)油一側(cè)刮出深0.5mm、寬10mm 楔型進(jìn)油邊，使?jié)櫥湍茈S主軸旋轉(zhuǎn)時帶入軸瓦和軸頸間隙內(nèi)。對上導(dǎo)瓦重新刮研，使刀花在順主軸旋轉(zhuǎn)方向斜向上45°排列，既可讓油液在軸瓦表面留存更長時間，又能增加軸瓦和軸頸的接觸點數(shù)量，并讓下面的油液向上流動。通過這幾項改進(jìn)措施，對機組進(jìn)行了試運行，對比改進(jìn)后的上導(dǎo)瓦溫度發(fā)現(xiàn)效果比較明顯，起動3 小時后溫度上升趨緩，比改進(jìn)前低了4℃。

2.3 改善熱交換條件

為徹底解決導(dǎo)瓦過熱問題，我們在油缸四周導(dǎo)瓦中心線高度焊上一圈不銹鋼擋油環(huán)，并在導(dǎo)瓦環(huán)形瓦架上中心對稱地鉆出12 個Φ25 的小孔，使甩出去的油經(jīng)過外面冷卻器的冷卻后還能沿前述的油層旋轉(zhuǎn)拋物面流回油缸中部的導(dǎo)瓦。改造后實際運行發(fā)現(xiàn)效果顯著，比改造前降低了10℃，達(dá)到預(yù)期效果。

3 結(jié)語

綜上所述，為保障軸流泵正常運行工作，必須重視電機上導(dǎo)瓦的過熱問題。而電機上導(dǎo)瓦的過熱問題主要是由于滑動軸承摩擦熱所引起，因此，需要在滑動軸的摩擦上采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防解決。

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