工業脫硫泵軸承潤滑方案設計

李亨龍

（武漢久久洋機械電氣有限公司，湖北武漢 430070）

0 引言

工業脫硫泵屬于電廠煙氣脫硫環保設備，主要輸送石膏漿液，通過濕法煙氣脫硫裝置對氣體進行處理，降低污染物排放，從而改良空氣質量。脫硫泵有大、中、小多種類型，在機械設計中，潤滑設計部分所占比重很小，但這一點非常重要，這極大地影響了脫硫泵軸承的后續安裝、運行和維護。潤滑設計不當會導致脫硫泵軸承常常出現故障，這造成整個脫硫泵不能正常使用。

1 工業脫硫泵滾動軸承脂潤滑方案設計與選擇

1.1 潤滑脂選擇

1.1.1 溫度對脫硫泵潤滑的影響

（1）油脂選擇的溫度參考。

潤滑脂必須控制在一定的溫度范圍內。潤滑脂的溫度范圍是這樣的：低溫極限，即允許軸承正常啟動的最低溫度；對于皂基潤滑脂，高溫極限是其滴點，在此點潤滑脂的稠度降低，潤滑脂變為液體。

對極端溫度極限，即低溫極限和高溫極限均已作了明確的定義。

低溫極限（LTL）即油脂允許軸承無困難起動的最低溫度，主要由基油種類及其粘度決定。

高溫極限（HTL）是由增稠劑種類決定的，對于皂基油脂來說，是以滴點表示的。滴點表示油脂失去其稠度而成為液體的溫度。

很明顯，低于低溫極限和高于高溫極限的運行是不可取的。盡管油脂供貨商在產品信息中標明低溫和高溫極限的特定值，但為了可靠運行，SKF 給出真正重要的溫度值[1]：

低溫性能極限（LTPL）和高溫性能極限（HTPL）。

在這兩個極限之內的綠色區域時，油脂能可靠地發揮作用，并可精確地確定出油脂的使用壽命。高溫性能極限并沒有國際上的標準定義，因此在解釋供貨商的數據時要特別小心。

在高于高溫性能極限（HTPL）的溫度下，油脂會加速老化和氧化，而且氧化后的副產品會對潤滑產生有害的影響。因此，在高溫性能極限和高溫極限（HTL）之間的黃色區域溫度只應出現很短時間。

在低溫區也有一個黃色區域。隨著溫度不斷降低，油脂的流動性也會降低，而油脂的硬度（稠度）也會增高。最終導致滾動體和滾道接觸表面的潤滑劑供應不足。這個溫度以低溫性能極限（LTPL）表示。滾子軸承和球軸承的低溫性能極限值并不相同。因為球軸承比滾子軸承容易潤滑，對于球軸承來說低溫性能極限稍不重要。但對于滾子軸承來說，當軸承連續在低于極限溫度下運行時，會造成嚴重損壞。短時間在這個溫度區域運行，如冷起動不會造成損害，因為由摩擦引起的熱量會使軸承溫度升到綠色區域[2]。

（2）高溫時潤滑脂的選擇。潤滑脂的稠度和基礎油的粘度都受溫度的影響，如圖1 所示。

圖1 潤滑油基礎油的粘度隨溫度變化曲線

粘度比一般用于衡量基礎油的粘度是否滿足要求。K 應該大于1。

式中：V-潤滑劑在工作溫度下的實際工作粘度，mm/s2，可以從圖1查取；V1-工作溫度下達成潤滑所需最小粘度，mm/s2。

1.1.2 脫硫泵轉速對潤滑的影響

SKF 的潤滑脂是用軸承系數來代表的：

式中：n-脫硫泵轉速，r/min；D-軸承外徑；d-軸承內徑；dm=0.5（D+d）mm。

選擇油脂時，建議A 的值不超過油脂規定的速度系數值，以保證油脂回填正常。

1.1.3 負荷對脫硫泵潤滑的影響

脫硫泵軸承主要承擔的負荷包括：轉子重量、軸端負荷等。

在輕負載情況下，啟動和運行軸承需要最小負載。如果軸承上的載荷小于最小值，軸承的滾動將相對于滾道滑動，從而導致軸承損壞。該最小負載與油的稠度有關。油的稠度越大，所需的最小負載越大。

重載時，重載會使滾動體與滾道表面之間的潤滑膜厚度變薄。如果基礎油粘度不夠，可能會有金屬與金屬直接接觸。在這種情況下，可以使用基礎油粘度相對較高的潤滑脂。在低速情況下，脫硫泵可以使用極壓添加劑或含有極壓添加劑的潤滑脂[3]。

筆者在某電廠客戶那里看到的：由于操作工誤將含二硫化鉬極壓添加劑的潤滑脂加到高速輕載的脫硫泵軸承里，結果軸承內外圈和滾動體被劃傷。

軸承潤滑脂的選用原則：

基于上述因素，取決于溫度、轉速、負荷工況，大致確定工業脫硫泵潤滑脂的選型，由此完成脫硫泵潤滑方案沒計的第一步。

1.2 工業脫硫泵油脂潤滑的再潤滑時間間隔計算與壽命計算

對于密封軸承，大多數軸承不需要打開密封重新潤滑。軸承制造商在設計時考慮了潤滑脂的使用壽命。如SKF 公司的密封深溝球軸承屬于終身潤滑軸承。軸承的潤滑脂比軸承本身的壽命長，因此無需重新潤滑。

對于開式軸承，通常脫硫泵制造商會給脫硫泵的最終用戶推薦一個重新潤滑的時間間隔，即99%可靠性的潤滑脂壽命。軸承再潤滑間隔可從圖2 中獲得。

圖2 在70℃情況下的潤滑脂再潤滑時間間隔

圖2 中，A 為軸承速度系數，計算方法與前文所述相同；bf 是軸承系數。

圖2 中查取的是在70℃情況下的潤滑脂再潤滑時間間隔。例如，溫度每升高15℃，重新潤滑間隔（潤滑脂壽命）將縮短一半。立式脫硫泵的再潤滑時間間隔（潤滑脂壽命）應比臥式脫硫泵少一半。

潤滑脂壽命為99%的壽命可靠性。如果必須使軸承潤滑脂的使用壽命與軸承的疲勞壽命相匹配，則只有99%的可靠性可以換算為90%。換算公式如式（3）所示：

式中：L10-可靠性為90%的壽命；L01-可靠性為99%的壽命。

2 工業脫硫泵潤滑實施與維護方案

2.1 工業脫硫泵的初次潤滑方法

首先，添加油脂需要保持場地清潔。因為軸承運行時，滾動體與滾道之間的油膜厚度只有0.2μm 左右，比粉塵的直徑還小。如果污染物進入潤滑脂，在軸承運行時污染物會刺穿潤滑膜，造成潤滑不良、軸承噪音、發熱等現象。另外，在添加潤滑脂時，最好不要使用容易脫落的竹木工具，以免竹材鋸屑進入潤滑脂而造成污染。儲存潤滑脂的容器不使用時應密封，以避免外部污染。

2.2 工業脫硫泵的補充潤滑（再潤滑）

2.2.l 補充潤滑時的潤滑脂選擇

脫硫泵的使用者應該遵照廠家的建議，按時對脫硫泵軸承補充潤滑。將原有潤滑脂徹底清洗干凈后，在現場允許的條件下，按初次加入的方法和量進行潤滑。注意應重新選擇潤滑脂的過程也在上面描述過。如果現場沒有清潔條件，應盡量用新油脂沖洗原有油脂，并盡可能徹底清除原有油脂。

2.2.2 補充潤滑量

除部分球面滾子軸承外，工業脫硫泵常用的軸承大多沒有附加潤滑孔。對于沒有輔助潤滑孔的軸承，在設計軸承腔時，應在軸承兩側設置注油孔和出油孔。這樣，新加入的潤滑脂就可以進入軸承，排出的潤滑脂就是舊的潤滑脂。此時補充潤滑的潤滑量應為：

式中：D-支座外徑，mm；B-支座寬度，mm。

對于軸承外圈有輔助潤滑孔的球面滾子軸承，補充潤滑可直接進入軸承，達到最佳補充潤滑效果，因此所需的潤滑量也相應減少。該情況下的補充潤滑量為：G=0.002×D×B

2.2.3 補充潤滑方法

工業脫硫泵用于補充潤滑時，一般在脫硫泵低速運行或停機時進行。脫硫泵低速運行時，補充潤滑進入軸承后，低速脫硫泵可以平衡新潤滑脂，有利于潤滑脂的補充；同時要注意補充潤滑脂的溫度與脫硫泵本身溫度的差異。

2.3 脫硫泵維護的注意事項

脫硫泵維護中一定要注意軸承和潤滑劑的清潔，因為潤滑油膜的厚度只有0.2μm，任何污染物的進入都會直接破壞油膜。

一般脫硫泵發到客戶現場不會馬上安裝，時間長的會放上一年以上。在設備正式運行時如果放置時間較長的需要進行一次維護，最好對潤滑劑進行檢測，是否氧化、是否含有水分，在南方潮氣較重的地方軸承會產生銹蝕。

3 結語

脫硫泵的潤滑方案設計是一項復雜而又相互關聯的系統設計。在脫硫泵運行過程中，各種因素都會影響軸承的性能。為了做好脫硫泵潤滑方案的設計工作，脫硫泵設計者甚至用戶都需要對潤滑知識有更系統的了解。