大型立式水泵油轴承改水轴承的应用研究
分析了护管式清水润滑导轴承的结构原理，并与传统水润滑轴承进行了比较，介绍了护管式清水润滑导轴承在大型立式水泵中替代油轴承的应用情况，并指出水润滑轴承用于大型立式水泵时应注意的问题。
关键词 大型立式水泵 水润滑导轴承 应用
1 问题的提出
立式水泵机组，由于结构、制造、安装误差、来流等各方面原因，运行时主轴和叶轮受径向力作用，水泵导轴承起着稳定泵轴和叶轮的作用。导轴承最早采用橡胶材料，河水润滑。随着水泵向大型化发展，转动部分的不平衡径向力随之增大，尽管后来又采用了耐磨性能更好的聚胺酯等其它材料，并采用清水润滑，但效果不好，轴承材料极易磨损，河水水质差时运行寿命只有数百小时。检查发现，被磨损轴承内壁嵌有大量沙粒，说明清水装置密封效果不好，河水中泥沙仍会进入轴承。所以，后来在大型立式水泵中普遍采用油润滑巴氏合金导轴承，增加其承载抗磨能力。但油轴承结构复杂、成本高，致命的缺点就是下面的水密封装置不可靠，经常失效大量漏水，而致轴承浸水受损。考虑到清水润滑导轴承，只要保证河水中泥沙不进入，其运行寿命就有可能大大延长。分析其问题所在，对其结构进行改进，将油轴承改为水轴承。
2 两种清水润滑轴承结构比较
2.1 橡皮板密封清水润滑导轴承
传统的橡皮板密封清水润滑导轴承考虑到河水润滑泥沙磨损比较严重，在轴承顶部设清水箱，供以压力清水润滑(如图1)。这种结构在多泥沙泵站效果仍不理想，泵体内河水中的泥沙仍会进入轴承，破坏轴衬和轴颈。其原因是水体由下部经导叶槽流出后，过流断面突然扩大，在清水箱顶部形成回流区，水流速度减缓，水中泥沙受重力作用沉积下来，并经橡皮板密封间隙落入清水箱和轴承间隙，起磨料作用损坏轴承。
图1 橡皮板密封清水润滑导轴承
2.2 护管式清水润滑轴承
护管式清水润滑轴承，保留原油轴承水泵导叶体后导水锥及泵轴护管，在泵体外护管上端与泵轴之间增设动水密封装置，通过叶片内预埋管或护管上部向导轴承供以清水，压力大于泵内水体，清水沿轴承内壁水槽向下流动，形成润滑(图2)。这种结构与传统的橡皮板密封清水润滑结构相比，轴承上部完全与泵内水体隔绝开，能够保证河水中泥沙不会进入轴承，使轴承有很好的润滑条件。这与文献［1］介绍的小型立轴导叶式泵抽送泥沙水的防护措施恰好一致。
图2 护管式清水润滑导轴承
3 油轴承改为水轴承的应用实例
3.1 应用背景
江苏省江都第三抽水站装机ZL13.5—8大型立式水泵配套1600kW立式可逆变极电机10台套，水泵叶轮直径D=2.0m，设计扬程8m，设计流量13.5m3s。水泵采用双毕托管式油润滑合金轴承，轴承设于导叶体轮毂内，轮毂下部采用梳齿迷宫环密封装置，轮毂上部与对开型后导水锥及固定的护管连接，护管设于泵轴外侧并穿出泵盖，护管外壁与泵盖间设静水封，护管内侧与泵轴之间与大气相通［2］，阻止泵内水体进入导叶体轮毂腔损坏油轴承。
这种轴承应用过程中经常发生故障，主要表现为：(1)自循环输油毕托管常折断，轴承体底部转动油盆的润滑油无法到达上油箱，轴承与轴颈发生干摩擦而损坏；(2)轴承下部梳齿迷宫环密封泄漏量大，漏水排水不及，导叶体轮毂内泄漏水水位上升，超过允许最高水位而致轴承浸水受损。每台水泵都发生过此类故障，平均每台发生4次左右，最多的超过10次，而且往往发生在排涝抗旱紧张阶段，不得不抢修更换轴承，有时还需将机组全部拆开，吊出泵轴对轴颈进行喷镀处理，由于时间短、人力紧、环境差(其它机组仍在运行)，抢修机组的质量很难得到保证，往往连续发生故障，严重影响机组的可靠性和设备完好率，增加检修费用和工人劳动强度。
鉴于上述情况，于1972年前后将3#、8#水泵油润滑轴承改为水润滑轴承后分别于1996年和1997年进行全面解体检查、周期性大修。当时已运行15年，运行时数达50000h，超过7～10年的大修周期，其间水泵工作状态一直良好(其它水泵油轴承15年期间平均每台检修2～3次)，解体后检查测量轴承磨损仅1mm，机组运行可靠性和水泵轴承寿命都大大提高，节省了维修费用，取得了较好的经济效益。
