金属塑料复合轴瓦在泔河泵站的实践与应用

陈 静

（陕西省礼泉县水利局 陕西礼泉 713200）

1 泔河泵站基本情况概述

泔河泵站是座库渠结合的抽水站，分别从泔河水库和宝鸡峡塬上西干渠抽水灌溉的一级站，于1974年建成，灌溉面积7 000 hm2，流量3.84 m3/s，扬程25 m，安装8台24Sh－19A离心泵，配套Y400－6型280 kW电动机，总装机功率1 120 kW。泔河泵站水泵机组在长时间运行中，轴瓦存在温度偏高，烧瓦事故时有发生，导致机组在灌溉关键时刻被迫停运，增大了机电工作人员的劳动强度，加大了维修成本，不仅直接影响泵站运行生产，也影响到抗旱灌溉的正常进行，解决轴瓦运转成为困扰灌区机电管理人员的难题之一。

2 巴氏合金轴瓦运行存在的问题及其技术指标

运行存在问题主要表现在：一是该轴瓦对油介质要求较高，润滑油如果存在介质或黏度异常等因素会造成烧瓦，在运行时如果水封漏水，水就会窜入瓦室内，降低润滑油的纯度，影响润滑性能，严重时会造成烧瓦事故发生；二是巴氏合金熔点较低，巴氏合金的固相点温度只有240℃，如果润滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接摩擦，从而产生很高的温度，短时间内也会将其烧坏；三是检修工作量大，技术要求高。在检修中，刮研一副泵轴需要两到三天时间，在刮研中对其刀法也要求严格，刮研后必须保证形成最佳油楔角，形成足够油膜，才能保证轴瓦的正常运转，这对检修工人的技术水平和经验要求也较高。

巴氏合金轴瓦在该站运行中，通过观测发现：轴承滑动时，轴瓦与转轴之间要求有一层很薄的油膜起光滑效果，如果光滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接摩擦，摩擦会发生很高的温度，但直接摩擦发生的高温依然足以将其烧坏，轴瓦还因为负荷过大、温度过高、光滑油存在杂质或黏度异常等要素形成烧瓦，烧瓦后滑动轴承就会损坏[1]。

2 金属塑料复合轴瓦的技术指标运行存在问题分析研究

2.1 金属塑料复合轴瓦技术

金属塑料复合轴瓦是将表面高分子合金材料与铜螺旋、青铜球粉、薄钢板等中介层经压制烧结塑化等工艺制成瓦面，再经钎焊或结构胶粘接于各种形状的瓦基复合而成。金属塑料复合轴瓦主要应用动、静压或甘油润滑滑动轴承材料，在油膜工作状态下轴承仅起支撑作用，在设备启动、停机过程中油膜发生破坏或瞬间失油时轴承表面摩擦层才工作，确保设备平稳运行。

2.2 金属塑料复合轴瓦具有优良低摩擦性能

由于瓦面采用摩擦系数低的塑料合金材料，从根本解决了因非正常运行因素造成的干摩擦所引起热粘着磨损，提高设备运行的可靠性；具有良好耐磨性能，与巴氏合金瓦的工作原理相同，都是在油膜破坏时才发生磨损，相关数据表明，由于塑料合金不发生热粘着磨损，因此比巴氏合金瓦的使用寿命高数倍，而且即使发生意外造成轴承失效也不会伤及轴颈；导热系数小，减小了瓦基的热变形，金属塑料复合瓦在塑料层下面压铸有一层青铜丝弹性层，具有一定的弹性，受压时能自动发送瓦面的压力分布，自调节性能好，使其机械变形减小，对轴瓦弯曲补偿能力比巴氏合金相对要大，同时由于聚四氟乙烯塑料层导热性差，瓦面热量不易传给瓦体，减小了瓦体的热变形；安装和维修设备时不需要刮研瓦面，缩短了安装和维修工期；适应工况性好，可以适应油润滑、脂润滑的工况，甚至在油水混合工况下设备仍可正常运行。

3 金属塑料复合轴瓦在泔河泵站试验情况与结果

3.1 轴瓦试验过程

2011年6月16 日，定向制作金属塑料复合轴瓦送抵现场，安装在二号和三号水泵上，夏灌时两个机组首次启动，运行半小时，非轴伸端轴瓦测点温度升至68℃，随后机组继续运行，温度上升91℃时稳定下来，机组运行正常，运行两天后，温度开始下降，降到54℃左右稳定下来，随后在两个多月的灌溉期间，轴伸端轴瓦测点温度在52℃到68℃之间徘徊。

在停机检修中，对轴瓦进行解体检查，发现运行463 h的试验瓦轴大面积灼烧、发黑，局部开裂，但泵轴完好无损。为了使机组更好地运行，如何降低轴瓦温度，经与专家现场察看，试验轴瓦灼烧开裂主要是由于装配间隙过小，无法形成足够的油膜，轴瓦与泵轴直接摩擦形成高温，当时瓦盖测点温度最高达到91℃，据厂家技术人员估计瓦面最高温度应该在200～300℃以上，由于试验轴瓦损伤比较大，经协商重新加工金属塑料复合轴瓦，加大其装配间隙，继续进行试验。

2012年春灌前，重新安装在泔河泵站二号和三号水泵和电机上，春灌687 h的运行中，轴瓦测点温度在45～50℃，夏灌505h的运行中，受环境温度影响，轴瓦测点温度在60～70℃之间。10月对运行1184h试验轴瓦进行解体检查，轴伸端轴瓦完好无损，非轴伸端轴瓦瓦面平整光滑，只有局部出现灼烧发黑现象，磨损也比较小。

3.2 试验结论

通过观察，发现金属塑料复合瓦轴运行中优点与其复合层的物理和机械性能密切相关。推力轴承变形大小的最终体现还是瓦面变形对油的直接影响程度。油膜形状要更符合流体动压润滑要求，就得有适宜的瓦面变形，这也是塑料瓦推力轴承承载能力增大的主要因素。

总结先后几次加工、装配、运行的轴瓦情况，可以初步得出以下结论：由于对新材料特性了解不够，几次实验均按巴氏合金轴瓦装配尺寸进行加工，致使试验轴瓦间隙偏小造成局部过热，但新材料在间隙偏小导致摩擦加剧，进而产生高温下仍可运行，没有发生烧瓦伤轴事故，保证灌溉正常进行。其后经过多次调整，才合理确定轴瓦尺寸，对比以前巴氏合金轴瓦在该机组运行，如果出现这种情况，最多只能运行几十分钟，就必须检修更换新轴瓦，因此金属塑料复合轴瓦在使用效果上优于传统巴氏合金轴瓦。

3.3 效益分析

传统巴氏合金轴瓦在泔河泵站运行一个灌季后必须进行刮研处理，重新调整间隙，正常情况下运行3000h就需要更换新瓦，且每次维修更换需要2d时间，金属塑料复合轴瓦运行了1184h，基本没有磨损，不需要任何调整，该轴瓦正常情况下可运行5 000 h以上，期间不需要刮研，更换仅需半天时间。换用金属塑料复合瓦后，按单台年运行1 200 h，泔河泵站试验的2台机组8副轴瓦年可节约维修费3.43万元，同时还减轻了工人的劳动强度，换用金属塑料复合瓦后，安全运行率可提高5%，年可多抽水123.12万m3，按多抽水水量的75%为斗口水量，可多收入水电费33.24万元，多浇灌农田220 hm2，按粮、经、果1.5∶4.7∶3.8的作物比例计算，年可增产效益520万元。

4 结论

金属复合瓦具有耐磨、检修方便、适应工况性好等特点，有效地解决了传统巴氏合金轴瓦在装配不好、润滑不良和润滑系统故障时，发生烧瓦研轴现象，可以延长设备使用寿命，提高泵站运行的可靠的安全运行率，并可降低维修成本，完全可以替代传统的巴氏合金轴瓦使用在水泵和电机上，在泔河灌区的泵站具有广泛推广价值。

[1]黄海田，汤正军，马晓忠.弹性金属塑料轴瓦在泵站的应用［J］.中国农村水利水电，1999（6）：17.

[2]仇宝云.泵站电机巴氏合金推力瓦烧损分析［J］.扬州大学学报：自然科学版，2000（1）：32.