浅谈石港泵站水导轴承改进方案

施 翔 龙 俊 王 豹

(江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 洪泽 223100)

泵站运行过程中，水导轴承润滑和冷却效果不佳，易造成轴承温度升高，危及机组的安全稳定运行。本文以石港泵站水导轴承运行过程中温度偏高为例，通过进一步分析，阐述温度升高原因，针对性地实施技术改造，有效降低了水导轴承运行温度，为泵站安全稳定生产提供了可靠保障。

1 工程概况

石港泵站位于江苏省金湖县金北镇，淮河入江水道左岸，始建于1973年11月，为淮河下游引江济淮第二级梯站，安装蜗壳式混流泵240台套，承担着宝应湖地区1001km2范围内的抗旱和排涝任务。2013年10月，老站拆除重建，2018年12月新站通过淮委、江苏省水利厅组织的竣工验收。

石港新站主要包括泵站、清污机桥、上下游引河及堤防、引江洞、退水洞等工程。泵站站身采用堤身式块基型结构，肘形进水流道，虹吸式出水流道，真空破坏阀断流。泵站设计流量90m3/s，泵站设计净扬程5.00m，最低净扬程0.44m，最高净扬程5.83m。泵站拟安装4台套叶轮直径2.6m、转速150r/min、单机流量22.5m3/s的立式轴流泵，配套同步电机功率1800kW，总装机容量7200kW[1-2]。

2 运行过程中存在的问题

随着水泵向大型化发展，转动部分不平衡径向力随之增大，要求水泵导轴承具有更高的承载力、耐磨性和可靠性。橡胶具有良好的对异物埋没性，在有磨粒或杂质存在的恶劣条件下，具有较高的耐磨性。但橡胶轴承承载力不高，干运行性能比较差，在转速较低、润滑水供给不足的情况下，容易发生磨损和烧焦的现象。

2018年夏季排涝运行过程中，运行值班人员通过红外温枪检测发现水泵水导轴承处温度偏高(见表1)。

表1 石港泵站水导轴承温度检测情况

根据检查结果，水泵水导轴承处温度偏高，水导轴承内的聚氨酯橡胶软化变形，机械性能明显减弱。虽然运行人员及时加大润滑水的水量，但是降温效果并不明显。而长时间聚氨酯橡胶高温异常磨损后，其外围的轴承套会直接对水泵轴承产生不可逆的磨损，影响机组的安全运行。

3 现状调查及原因分析

机组停机后，检修人员拆开水导轴承及填料检查发现，聚氨酯橡胶轴承采用直通结构设计(见图1)。而润滑水因重力有向下流动的趋势，从而不能有效保持对水导轴承聚氨酯橡胶进行有效的冷却润滑，导致聚氨酯橡胶温度过高而出现异常磨损情况(见图2)。

图1 直通结构设计

图2 聚氨酯橡胶异常磨损

此外，根据流体压强的原理泵站流道在水泵运行中会形成负压，填料处的润滑水会进一步被外界大气压压进流道内(见图3)，使润滑水流失进一步加快，无法起到冷却润滑的作用，加剧了聚氨酯橡胶温度升高。

图3 运行中形成负压

如果不及时处理，聚氨酯外侧的轴承套将会进一步对主水泵的轴承造成破坏性磨损。为了有效提高聚氨酯橡胶保持润滑水的能力，从而降低温度，保证机组能够有效安全运行，降低润滑水消耗，有必要将原设计进行改造[3-4]。

4 制定改造方案

在水导轴承下端增加一层由铆钉固定厚度5mm的阻水圈(见图4)。其作用是阻止润滑水因重力而向下流动和流道内的负压将润滑水进一步“吸入”流道内，有效实现的保持冷却润滑水的目的，达到对聚氨酯橡胶的冷却润滑作用。

图4 添加阻水圈

5 方案实施

挑选石港泵站的3号机组为实验对象，将制定的改造方案交付水泵厂家进行定制生产后，运输至现场安装。

5.1 计算安装间隙

聚氨酯的热膨胀系数是180×10-6m/(m.℃)，参考规范中立式轴流泵允许的摆度值要求，确定轴流泵摆度值(见表2)。

表2 轴流泵允许的摆度值

在任何情况下，水泵导轴承处主轴的绝对摆度δ不应超过以下值：转速在250r/min以下的机组为0.30mm；转速在250～600r/min的机组为0.25mm；转速在600r/min以上的机组为0.2mm。

石港泵站采用的是同步电机驱动的立式轴流泵，转速为n=150r/min，轴长L=7m。查表2算出轴承相对摆度为ΔδL=7m×0.05mm/m=0.35mm。

n<250r/min，绝对摆度δ≤0.30mm，取摆度值为0.30mm。考虑到轴承的摆度最大值要在水导轴承的间隙范围内，综合考虑水导轴承安装间隙不小于0.35mm。

5.2 轴承及填料安装技术要求

轴承装配前，所有结合面要去除毛刺、清洗干净；轴承座为分半结构，轴瓦为分块式；轴瓦哈夫面与轴承体哈夫面成90°。

填料装配前所有结合面要去除毛刺、清洗干净；填料盒座为分半结构；填料材料为聚四氟乙烯纤维盘根；安装填料时，每道填料切口以45°角对接，两道相邻填料切口应错开120°～180°，防止填料接口重合泄漏。此外，每加一圈填料，应加润滑油少许，以减小填料和轴套之间的摩擦；填料用泵抽送的介质自润滑[5]。

6 效果检验

检验方法为试运行检验。在机组运行前，运行人员将填料润滑水送至现场，保持压力在0.2～0.3Mpa范围内。在确保润滑水压力稳定后机组开机试运行0.5h，试运行期间采用红外线测温仪每隔2min测量一次轴承温度(见表3)。水导轴承处的温度控制在正常范围，此改造方案可行且有效。

表3 试运行期间轴承温度

7 总 结

本文基于石港泵站运行过程中出现的水导轴承温度过高的问题，通过添加阻水圈等措施，简单便捷有效地解决了聚氨酯橡胶异常磨损问题。机组试运行试验表明，改造方案可行有效，聚氨酯橡胶没有再出现异常磨损现象，治理效果明显。