透平泵減速箱軸瓦溫度變化原因及對策

劉彥春

（中國石油大慶石化公司化肥廠，黑龍江大慶 163700）

0 引言

軸瓦是減速箱中的一個關(guān)鍵零件，一旦發(fā)生軸瓦損壞，就會造成汽輪機停機，嚴(yán)重影響整個裝置的長期、安全、可靠運轉(zhuǎn)。軸瓦高溫是軸瓦故障中最普遍的一種類型，軸瓦高溫引起的頻繁跳閘，將對企業(yè)的經(jīng)濟和設(shè)備的安全生產(chǎn)造成很大的影響。盡管軸瓦的形式、參數(shù)、檢修工藝等各有差異，但是對軸瓦高溫的成因及解決辦法等經(jīng)驗可供參考。

減速箱運轉(zhuǎn)時，軸瓦高溫會危及到減速箱的安全性，使軸瓦的溫度維持在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，是保證透平泵正常工作的關(guān)鍵。軸瓦溫度的異常上升將造成機組的在正常工作中產(chǎn)生故障，有時會采用整體材料替換軸瓦，使軸瓦的溫度下降；有些情況下可以采取調(diào)節(jié)軸瓦安裝間隙、改善供油條件、優(yōu)化運行方式等措施來解決軸瓦的高溫問題。

針對某石化公司循環(huán)用設(shè)備6 個透平泵軸瓦高溫問題進行系統(tǒng)調(diào)研，從檢修和負(fù)荷分配兩個角度，對問題進行了綜合分析，并采取了相應(yīng)的措施，為同類問題的處理提供借鑒。

1 存在的問題

1.1 減速箱工作不正常

生產(chǎn)廠6 臺透平泵減速箱經(jīng)運行中常見的問題是：輸入軸及中軸瓦溫度偏高，以及輸入軸瓦溫度變化異常，經(jīng)常會由于溫度變化（報警100 ℃，跳閘110 ℃）引起設(shè)備跳車故障。從圖1減速箱輸入軸瓦溫度趨勢可以看出，減速箱的輸入軸瓦逐漸升溫，然后急劇升溫，反復(fù)快速的升溫、降溫循環(huán)。并且這個周期越來越短，先是在10 d 內(nèi)出現(xiàn)一次振動，然后在5 d 內(nèi)出現(xiàn)一次振動。在每一段時間里，當(dāng)溫度急劇上升達到高峰后急劇降低，在5～10 min 內(nèi)，軸瓦的溫度會快速上升10～25 ℃，然后在2 min 內(nèi)快速降低10～20 ℃、降至原來的溫度。

圖1 減速箱輸入軸瓦溫度趨勢

1.2 潤滑系統(tǒng)檢驗

（1）檢測透平水泵的潤滑油泵的出油壓力。潤滑油泵的工作壓力平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)任何異常，由此可以消除由于油泵工作不正常引起的潤滑油供應(yīng)壓力的異常變化，進而引起軸瓦的異常升溫和起伏。

（2）檢查透平泵發(fā)動機潤滑油冷卻器進氣口的油溫變化。潤滑油冷卻機進口油溫正常，沒有出現(xiàn)任何異常波動；由此可以消除由于潤滑油冷卻機運轉(zhuǎn)不正常引起的潤滑油異常升溫和起伏，進而引起軸瓦的異常升高和降低。

（3）在相同的時間周期內(nèi)，分析透平泵發(fā)動機機油濾清器壓力變化。機油濾清器壓力變化平穩(wěn)，從而排除油過濾器的污染造成的潤滑油流減少，進而引起軸瓦溫度異常升降。

（4）對潤滑油多次采樣進行質(zhì)量檢測。油液質(zhì)量檢測結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)，可以排除潤滑油質(zhì)量不達標(biāo)、造成軸瓦軸瓦的溫度異常變化。

1.3 減速箱拆裝檢驗

（1）檢驗減速箱的潤滑油噴射管道。管道清潔、干凈、沒有污染，在噴射管的尾部有少量的軟質(zhì)油脂，但噴油孔未被油泥阻塞，可以排除因減速箱內(nèi)部潤滑油噴油管線阻塞造成噴油量下降，流入軸瓦的潤滑油數(shù)量減小，使軸瓦的溫度出現(xiàn)異常上升和起伏。

（2）檢驗減速箱軸瓦座的潤滑回油油槽、油孔。油槽、油孔無污染物堵塞，排除因減速箱內(nèi)軸瓦的潤滑油回油槽和油孔阻塞，造成潤滑油回流不順暢，軸瓦摩擦副中的高溫潤滑油難以排出的原因造成軸瓦溫度出現(xiàn)異常。

（3）清洗減速箱內(nèi)壁，未發(fā)現(xiàn)油渣和機械污物，進一步表明潤滑油質(zhì)量沒有問題，排除由于潤滑油油質(zhì)不合格而造成潤滑效果不良，造成軸瓦軸瓦的異常升溫和起伏。

（4）檢測減速箱齒輪和齒輪軸。所有齒形表面和齒輪軸都未出現(xiàn)明顯的磨損和損壞，排除由于變速箱齒輪和齒輪軸的不正常摩擦力引起的溫度上升，進而引起軸瓦溫度異常上升和變化。

（5）檢測減速箱中軸軸瓦。中軸軸瓦的徑向瓦面完整，沒有燒焦，但在軸瓦的推瓦面上有一些積炭，通過用金相砂紙和潤滑劑對其進行拋光；積炭消除后瓦表面沒有損壞。檢查中間軸軸片止推表面油槽的進、出油倒角都在30°以內(nèi)，中間軸瓦的徑向瓦面沒有上油孔和油囊，軸瓦表面的出油端沒有開油口。

（6）檢查減速箱的輸入軸瓦。輸入軸瓦的徑向瓦表面存在燒炭現(xiàn)象，使用金相砂紙和潤滑油對其進行拋光，消除積炭后瓦片表面沒有任何破損（圖2）。軸瓦瓦面的進油端和油囊不能打開，而瓦面上的出油端沒有打開。

圖2 輸入軸瓦

（7）檢查減速箱輸入軸。輸入軸頸處有少量的積炭，用金相砂紙和潤滑油拋光后軸瓦表面沒有任何的擦傷和劃傷（圖3）。

圖3 減速箱輸入軸軸徑

（8）檢測減速箱各軸瓦頂部間隙。輸入軸、中間軸和輸出軸的軸瓦頂端間隙符合規(guī)定的尺寸（表1）。

表1 減速箱軸瓦頂部間隙mm

（9）檢測減速器各軸瓦側(cè)間隙。輸入軸與中間軸瓦兩側(cè)間隙均在規(guī)定范圍內(nèi)，而輸出軸瓦側(cè)間隙超出設(shè)計范圍（表2）。

表2 減速器箱軸瓦側(cè)向間隙mm

2 原因分析

2.1 軸瓦過熱

（1）減速箱出廠安裝時，由于進口軸與中間軸瓦之間的間隙較小，潤滑油在摩擦副中的油膜厚度變薄，在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，在軸瓦表面上不能產(chǎn)生一層均勻穩(wěn)定的油膜，導(dǎo)致軸瓦的潤滑變差，溫度上升。

（2）減速箱配時軸瓦油液輸送一側(cè)沒有油孔和油囊，造成軸瓦套的進油能力不足，潤滑油不能完全吸收和帶走摩擦副所生成的熱，從而造成軸瓦溫度升高。

（3）在安裝減速箱的過程中，由于軸瓦表面的出油端沒有打開油孔，造成軸瓦的摩擦副吸收了所有的熱，使軸瓦內(nèi)的高溫油不能迅速地從軸瓦中排出，造成軸瓦溫度升高。

（4）減速箱長期運轉(zhuǎn)后，由于軸瓦表面出現(xiàn)了大量的積炭和燒炭，造成軸瓦中的潤滑油流動區(qū)域減小，而流入摩擦副的潤滑油流動減少，不能完全吸收和帶走來自摩擦副的熱，最終導(dǎo)致軸瓦溫度升高。

2.2 軸瓦積炭

2.2.1 高溫下軸瓦受熱面積炭

（1）由于軸瓦推壓面油槽進油的傾斜系數(shù)偏小，造成軸瓦的油液供給不足，導(dǎo)致潤滑油脂的厚度變小，而在摩擦副中的潤滑油又沒有充分的吸附和帶走熱量，導(dǎo)致推壓瓦局部溫度過高，在該推壓瓦表面產(chǎn)生了大量的熱量，并在其表面形成積炭。

（2）由于軸瓦推壓面上的油槽進油角度過低，同時，在推力瓦的表面，由于潤滑油的高溫及推力瓦表面溫度的升高，導(dǎo)致其在此位置產(chǎn)生了熱分解現(xiàn)象，最后在推力瓦表面產(chǎn)生碳化物。

2.2.2 軸瓦表面炭化問題分析

（1）輸入軸瓦表面進油端沒有油孔和油袋，造成軸瓦的進油能力不足，摩擦副中的潤滑油層較薄，而且由于軸瓦內(nèi)部的潤滑油不能將軸瓦瓦面的熱完全吸收并帶走，軸瓦表面溫度升高，使軸瓦表面的油在瓦面上出現(xiàn)大量的熱分解，最后在瓦面上逐漸形成積炭。

（2）輸入軸軸瓦表面出油端不通油，在摩擦副中吸收了所有的熱，不能迅速地從摩擦面中排出，同時由于軸瓦內(nèi)的潤滑油和軸瓦表面的溫度不斷上升，使其在該瓦面上出現(xiàn)了大量的積炭。

2.2.3 輸入軸頸段碳含量的計算

（1）在輸入軸的高轉(zhuǎn)速下，由于溫度過高，在軸瓦上產(chǎn)生的積碳會融化掉落并附著在軸頸上，從而產(chǎn)生一層炭。

（2）由于在高轉(zhuǎn)速下，由輸入軸與軸瓦構(gòu)成的摩擦副在高轉(zhuǎn)速下發(fā)熱，進油軸瓦側(cè)的空隙、軸瓦瓦面進油端不通油孔、軸瓦瓦面出油端不通油孔等一系列原因，造成大量的熱不能完全排出，使進口軸軸頸面的溫度升高，油在高溫下迅速分解，最后在軸頸處逐漸形成積炭。

3 處置方法

（1）對輸入軸及中間軸瓦表面再次進行人工打磨，增加軸瓦側(cè)的間隙，調(diào)整進給軸瓦的側(cè)間隙至0.08～0.10 mm，調(diào)整軸瓦側(cè)間隙到0.13～0.15 mm，增加軸瓦內(nèi)部的潤滑油流動和油膜的厚度，改善軸瓦的潤滑（表3）。

表3 軸瓦側(cè)修正后的間隙 mm

（2）對減速箱和輸出軸瓦的推進油和排氣口的油槽進行人工刮削，使進油側(cè)的倒角和回油端的傾角分別達到30°和60°，這樣可以提高軸瓦的進油排油速率，避免在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)局部高溫，從而解決了軸瓦的軸瓦推力區(qū)域的積炭問題。

（3）對軸瓦輸入軸、中間軸、輸出軸瓦的徑向瓦進行手工拋光，在軸瓦表面進油點和油袋上刮磨，在軸瓦面的出油點上刮磨出油孔，為了提高軸瓦摩擦副進油量和排油速度，使油口和油囊之間的間隙不小于0.15 mm，避免出現(xiàn)局部持續(xù)的高溫現(xiàn)象，解決軸瓦襯套的碳化問題。

4 結(jié)束語

通過對透平油潤滑系統(tǒng)和減速箱的拆裝，分析研究減速箱軸瓦溫度過高和汽缸積炭現(xiàn)象的成因，并提出了相應(yīng)的處置對策。經(jīng)過維修和調(diào)試，每個軸瓦的平均溫度下降10 ℃。檢修后減速器中心軸和輸出軸軸瓦溫度穩(wěn)定，沒有任何異常變化，一年后拆機檢查，沒有出現(xiàn)積炭、燒焦的情況。經(jīng)維修和調(diào)試后，減速箱進口軸瓦的溫度沒有發(fā)生明顯的周期形變化，保證了6 臺透平泵長周期穩(wěn)定運行，保證了循環(huán)水泵安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷運行。對今后類似問題的解決提供了有益的借鑒。