軸流泵電機上導瓦過熱原因及對策的分析

肇慶市鼎湖區廣利電排分站 廣東肇慶 526000

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

關鍵詞：軸流泵電機；上導瓦；過熱

前言

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

1 上導瓦過熱原因分析

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

1.1 導向瓦摩擦熱分析

電機運作時，軸頸和軸瓦摩擦功生成上導軸瓦熱量，徑向軸承于承載區的摩擦功耗

Pμ=μFυ（1）

公式中μ 為軸承摩擦系數，υ 為軸頸圓周速度，兩個值在電機運作油膜建立時達流體動力潤滑后被視作常數，限制徑向載荷F是降低摩擦功減少摩擦熱的對策。上導軸承徑向載荷分析分別為：主軸以主軸上轉動部件質心偏心產生的慣性離心力、葉輪所受的水力不平衡力、電機不平衡磁拉力。當中主軸以及主軸上轉動部件質心偏心產生的慣性離心力一般認為在電機制造時就已產生，而且出廠時做過動平衡試驗應視為合格，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生，可以通過后期調整減輕。

1.2 上導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將潤滑油帶入軸承間隙并建立穩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瓦與主軸推力頭軸頸間的間隙，見表1。

表1 導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

西側導瓦間隙明顯不符合標準，根本無法建立穩定的油膜，實際上推力頭軸頸和軸瓦處于半干摩擦狀態，大中型立式機組上導雙邊間隙應該在12-16 絲最為合理。

同時我們還對四塊導瓦的瓦面狀況檢查發現，四塊上導瓦雖然都經過刮研，但是由于經過兩年多運行，在抗重螺絲相對應的一側瓦面由于承重形變出現較多磨光的點，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 后幾個關鍵部件用電阻式溫度儀測得的溫升情況，見表2。

表2 關鍵部件用電阻式溫度儀測得的溫升情況

運行推力瓦上導瓦下導瓦上油下油

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，于上油缸內的推力瓦溫度和潤滑油溫度相近且緩慢上升，而上導瓦溫度高于油溫，可斷定上導瓦沒能被潤滑油有效帶走熱量是溫度持續升高的主要原因。上導軸承熱平衡的條件：單位時間內軸承所產生摩擦熱量等于同時間內流動的油所帶走的熱量及軸承散發的熱和。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 為軸承表面傳熱系數，Δt 為潤滑油溫升，這些在給定的機組中都是定值、常數，只有qV 是導瓦上的潤滑油體積流量是變量，可調節。要達到熱平衡，使導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部結構

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

2 消除上導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行技術改造。

2.1 減小電機上導軸承徑向力

據前面分析，上導瓦徑向力主要來自電機定子磁場不平衡磁拉力，在忽略電網質量影響下，電機磁拉力平衡與否可通過測量定轉子空氣間隙來衡量，其中一臺機組空氣間隙測量結果如表3 所示。

表3 機組空氣間隙測量結果

按規定，各間隙與平均間隙之差不應超過平均間隙的10%，從表3 中可以看到上部間隙超出標準，因此給上導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，經檢查葉輪四片泵葉安裝角度均為-4°，符合安裝標準。通過對電機擺度進行調整，對主軸中心和電機轉子中心重新定中，使得磁場中心處于轉動部分幾何中心，減少了上導瓦的徑向載荷。

2.2 調整上導軸瓦間隙

將四塊上導瓦的雙邊間隙調整到0.12～0.16mm，單邊間隙調整到0.04～0.08mm 范圍之內；在上導瓦進油一側刮出深0.5mm、寬10mm 楔型進油邊，使潤滑油能隨主軸旋轉時帶入軸瓦和軸頸間隙內。對上導瓦重新刮研，使刀花在順主軸旋轉方向斜向上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量，并讓下面的油液向上流動。通過這幾項改進措施，對機組進行了試運行，對比改進后的上導瓦溫度發現效果比較明顯，起動3 小時后溫度上升趨緩，比改進前低了4℃。

2.3 改善熱交換條件

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

3 結語

綜上所述，為保障軸流泵正常運行工作，必須重視電機上導瓦的過熱問題。而電機上導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行預防解決。

參考文獻：

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