金屬塑料復(fù)合軸瓦在泔河泵站的實(shí)踐與應(yīng)用

陳 靜

（陜西省禮泉縣水利局 陜西禮泉 713200）

1 泔河泵站基本情況概述

泔河泵站是座庫渠結(jié)合的抽水站，分別從泔河水庫和寶雞峽塬上西干渠抽水灌溉的一級站，于1974年建成，灌溉面積7 000 hm2，流量3.84 m3/s，揚(yáng)程25 m，安裝8臺24Sh－19A離心泵，配套Y400－6型280 kW電動機(jī)，總裝機(jī)功率1 120 kW。泔河泵站水泵機(jī)組在長時間運(yùn)行中，軸瓦存在溫度偏高，燒瓦事故時有發(fā)生，導(dǎo)致機(jī)組在灌溉關(guān)鍵時刻被迫停運(yùn)，增大了機(jī)電工作人員的勞動強(qiáng)度，加大了維修成本，不僅直接影響泵站運(yùn)行生產(chǎn)，也影響到抗旱灌溉的正常進(jìn)行，解決軸瓦運(yùn)轉(zhuǎn)成為困擾灌區(qū)機(jī)電管理人員的難題之一。

2 巴氏合金軸瓦運(yùn)行存在的問題及其技術(shù)指標(biāo)

運(yùn)行存在問題主要表現(xiàn)在：一是該軸瓦對油介質(zhì)要求較高，潤滑油如果存在介質(zhì)或黏度異常等因素會造成燒瓦，在運(yùn)行時如果水封漏水，水就會竄入瓦室內(nèi)，降低潤滑油的純度，影響潤滑性能，嚴(yán)重時會造成燒瓦事故發(fā)生；二是巴氏合金熔點(diǎn)較低，巴氏合金的固相點(diǎn)溫度只有240℃，如果潤滑不良，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間就存在直接摩擦，從而產(chǎn)生很高的溫度，短時間內(nèi)也會將其燒壞；三是檢修工作量大，技術(shù)要求高。在檢修中，刮研一副泵軸需要兩到三天時間，在刮研中對其刀法也要求嚴(yán)格，刮研后必須保證形成最佳油楔角，形成足夠油膜，才能保證軸瓦的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這對檢修工人的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)要求也較高。

巴氏合金軸瓦在該站運(yùn)行中，通過觀測發(fā)現(xiàn)：軸承滑動時，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間要求有一層很薄的油膜起光滑效果，如果光滑不良，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間就存在直接摩擦，摩擦?xí)l(fā)生很高的溫度，但直接摩擦發(fā)生的高溫依然足以將其燒壞，軸瓦還因?yàn)樨?fù)荷過大、溫度過高、光滑油存在雜質(zhì)或黏度異常等要素形成燒瓦，燒瓦后滑動軸承就會損壞[1]。

2 金屬塑料復(fù)合軸瓦的技術(shù)指標(biāo)運(yùn)行存在問題分析研究

2.1 金屬塑料復(fù)合軸瓦技術(shù)

金屬塑料復(fù)合軸瓦是將表面高分子合金材料與銅螺旋、青銅球粉、薄鋼板等中介層經(jīng)壓制燒結(jié)塑化等工藝制成瓦面，再經(jīng)釬焊或結(jié)構(gòu)膠粘接于各種形狀的瓦基復(fù)合而成。金屬塑料復(fù)合軸瓦主要應(yīng)用動、靜壓或甘油潤滑滑動軸承材料，在油膜工作狀態(tài)下軸承僅起支撐作用，在設(shè)備啟動、停機(jī)過程中油膜發(fā)生破壞或瞬間失油時軸承表面摩擦層才工作，確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 金屬塑料復(fù)合軸瓦具有優(yōu)良低摩擦性能

由于瓦面采用摩擦系數(shù)低的塑料合金材料，從根本解決了因非正常運(yùn)行因素造成的干摩擦所引起熱粘著磨損，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性；具有良好耐磨性能，與巴氏合金瓦的工作原理相同，都是在油膜破壞時才發(fā)生磨損，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，由于塑料合金不發(fā)生熱粘著磨損，因此比巴氏合金瓦的使用壽命高數(shù)倍，而且即使發(fā)生意外造成軸承失效也不會傷及軸頸；導(dǎo)熱系數(shù)小，減小了瓦基的熱變形，金屬塑料復(fù)合瓦在塑料層下面壓鑄有一層青銅絲彈性層，具有一定的彈性，受壓時能自動發(fā)送瓦面的壓力分布，自調(diào)節(jié)性能好，使其機(jī)械變形減小，對軸瓦彎曲補(bǔ)償能力比巴氏合金相對要大，同時由于聚四氟乙烯塑料層導(dǎo)熱性差，瓦面熱量不易傳給瓦體，減小了瓦體的熱變形；安裝和維修設(shè)備時不需要刮研瓦面，縮短了安裝和維修工期；適應(yīng)工況性好，可以適應(yīng)油潤滑、脂潤滑的工況，甚至在油水混合工況下設(shè)備仍可正常運(yùn)行。

3 金屬塑料復(fù)合軸瓦在泔河泵站試驗(yàn)情況與結(jié)果

3.1 軸瓦試驗(yàn)過程

2011年6月16 日，定向制作金屬塑料復(fù)合軸瓦送抵現(xiàn)場，安裝在二號和三號水泵上，夏灌時兩個機(jī)組首次啟動，運(yùn)行半小時，非軸伸端軸瓦測點(diǎn)溫度升至68℃，隨后機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，溫度上升91℃時穩(wěn)定下來，機(jī)組運(yùn)行正常，運(yùn)行兩天后，溫度開始下降，降到54℃左右穩(wěn)定下來，隨后在兩個多月的灌溉期間，軸伸端軸瓦測點(diǎn)溫度在52℃到68℃之間徘徊。

在停機(jī)檢修中，對軸瓦進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行463 h的試驗(yàn)瓦軸大面積灼燒、發(fā)黑，局部開裂，但泵軸完好無損。為了使機(jī)組更好地運(yùn)行，如何降低軸瓦溫度，經(jīng)與專家現(xiàn)場察看，試驗(yàn)軸瓦灼燒開裂主要是由于裝配間隙過小，無法形成足夠的油膜，軸瓦與泵軸直接摩擦形成高溫，當(dāng)時瓦蓋測點(diǎn)溫度最高達(dá)到91℃，據(jù)廠家技術(shù)人員估計瓦面最高溫度應(yīng)該在200～300℃以上，由于試驗(yàn)軸瓦損傷比較大，經(jīng)協(xié)商重新加工金屬塑料復(fù)合軸瓦，加大其裝配間隙，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

2012年春灌前，重新安裝在泔河泵站二號和三號水泵和電機(jī)上，春灌687 h的運(yùn)行中，軸瓦測點(diǎn)溫度在45～50℃，夏灌505h的運(yùn)行中，受環(huán)境溫度影響，軸瓦測點(diǎn)溫度在60～70℃之間。10月對運(yùn)行1184h試驗(yàn)軸瓦進(jìn)行解體檢查，軸伸端軸瓦完好無損，非軸伸端軸瓦瓦面平整光滑，只有局部出現(xiàn)灼燒發(fā)黑現(xiàn)象，磨損也比較小。

3.2 試驗(yàn)結(jié)論

通過觀察，發(fā)現(xiàn)金屬塑料復(fù)合瓦軸運(yùn)行中優(yōu)點(diǎn)與其復(fù)合層的物理和機(jī)械性能密切相關(guān)。推力軸承變形大小的最終體現(xiàn)還是瓦面變形對油的直接影響程度。油膜形狀要更符合流體動壓潤滑要求，就得有適宜的瓦面變形，這也是塑料瓦推力軸承承載能力增大的主要因素。

總結(jié)先后幾次加工、裝配、運(yùn)行的軸瓦情況，可以初步得出以下結(jié)論：由于對新材料特性了解不夠，幾次實(shí)驗(yàn)均按巴氏合金軸瓦裝配尺寸進(jìn)行加工，致使試驗(yàn)軸瓦間隙偏小造成局部過熱，但新材料在間隙偏小導(dǎo)致摩擦加劇，進(jìn)而產(chǎn)生高溫下仍可運(yùn)行，沒有發(fā)生燒瓦傷軸事故，保證灌溉正常進(jìn)行。其后經(jīng)過多次調(diào)整，才合理確定軸瓦尺寸，對比以前巴氏合金軸瓦在該機(jī)組運(yùn)行，如果出現(xiàn)這種情況，最多只能運(yùn)行幾十分鐘，就必須檢修更換新軸瓦，因此金屬塑料復(fù)合軸瓦在使用效果上優(yōu)于傳統(tǒng)巴氏合金軸瓦。

3.3 效益分析

傳統(tǒng)巴氏合金軸瓦在泔河泵站運(yùn)行一個灌季后必須進(jìn)行刮研處理，重新調(diào)整間隙，正常情況下運(yùn)行3000h就需要更換新瓦，且每次維修更換需要2d時間，金屬塑料復(fù)合軸瓦運(yùn)行了1184h，基本沒有磨損，不需要任何調(diào)整，該軸瓦正常情況下可運(yùn)行5 000 h以上，期間不需要刮研，更換僅需半天時間。換用金屬塑料復(fù)合瓦后，按單臺年運(yùn)行1 200 h，泔河泵站試驗(yàn)的2臺機(jī)組8副軸瓦年可節(jié)約維修費(fèi)3.43萬元，同時還減輕了工人的勞動強(qiáng)度，換用金屬塑料復(fù)合瓦后，安全運(yùn)行率可提高5%，年可多抽水123.12萬m3，按多抽水水量的75%為斗口水量，可多收入水電費(fèi)33.24萬元，多澆灌農(nóng)田220 hm2，按糧、經(jīng)、果1.5∶4.7∶3.8的作物比例計算，年可增產(chǎn)效益520萬元。

4 結(jié)論

金屬復(fù)合瓦具有耐磨、檢修方便、適應(yīng)工況性好等特點(diǎn)，有效地解決了傳統(tǒng)巴氏合金軸瓦在裝配不好、潤滑不良和潤滑系統(tǒng)故障時，發(fā)生燒瓦研軸現(xiàn)象，可以延長設(shè)備使用壽命，提高泵站運(yùn)行的可靠的安全運(yùn)行率，并可降低維修成本，完全可以替代傳統(tǒng)的巴氏合金軸瓦使用在水泵和電機(jī)上，在泔河灌區(qū)的泵站具有廣泛推廣價值。

[1]黃海田，湯正軍，馬曉忠.彈性金屬塑料軸瓦在泵站的應(yīng)用［J］.中國農(nóng)村水利水電，1999（6）：17.

[2]仇寶云.泵站電機(jī)巴氏合金推力瓦燒損分析［J］.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2000（1）：32.